Ao escrever sobre a história da BnF é comum evocar o rei Charles V “le Sage” – o Sábio, que instalou em 1368 no Louvre uma biblioteca que chegou a reunir 917 manuscritos. Não havia ainda, no entanto, a tradição de continuidade e o precioso material foi disperso com a morte do rei. Somente um século depois, sob o reinado de Louis XI, foi instaurado o princípio de continuidade da biblioteca real.
Em 1537 o rei François I instaurou a norma, válida até hoje, que obriga os editores a entregar à biblioteca um exemplar de cada livro posto a venda no reinado. As coleções reais passaram por Amboise, Blois e Fontainebleau antes de mudar definitivamente para Paris na segunda metade do século XVI. Durante o reinado de Louis XIV, quando Jean-Baptiste Colbert assumiu o controle das finanças, a biblioteca real teve enorme crescimento graças a numerosas aquisições e doações de importantes coleções particulares. No decorrer do século XVII tornou-se a mais importante da Europa.
A enorme quantidade de livros e documentos criou um desafio administrativo. Para enfrentar o problema, o bibliotecário Nicolas Clément, que entrara para a biblioteca em 1670, elaborou uma classificação para organizar os livros que em grande parte é usada até hoje. Mais tarde, o abade Bignon, nomeado bibliotecário do rei em 1719 aperfeiçoou a organização dividindo a biblioteca em cinco departamentos.
Durante a Revolução Francesa a biblioteca real tornou-se Nacional e foi enriquecida com inúmeras coleções confiscadas do clero, de príncipes e senhores da nobreza. Calcula-se que tenham sido recolhidos cerca de 250 mil livros e 14 mil manuscritos. Surge então o problema da falta de espaço para tantos livros e documentos, que começará a ser resolvido somente na segunda metade do século XIX, durante o reinado de Napoléon III, com a designação do arquiteto Henri Labrouste para reformar e ampliar os edifícios que abrigavam a biblioteca. Na belíssima sala de leitura, de 1868, fica evidente o talento do arquiteto, com destaque para o uso do ferro fundido na estrutura.