W XVII i XVIII wieku Biblioteka znacząco wzbogaciła swoje zbiory poprzez przejęcie wielu cennych kolekcji prywatnych i książęcych, takich jak: 1623 – Biblioteka Palatyńska z Heidelbergu; 1657 – Biblioteka książąt Urbino; 1689 – zbiory królowej Krystyny Szwedzkiej; 1746 – kolekcja rodziny Capponi; 1748 – zbiory kardynała Pietro Ottoboniego; 1855 i 1891 – kolekcje rodziny Borgiów; 1902 – zbiory rodzin Barberini i Borgiani; 1921 – kolekcja rodziny Rossiani; 1945 – kolekcja rodziny Patetta.
W 1900 papież Leon XIII rozpoczyna modernizację biblioteki i proces udostępnienia zasobów biblioteki.
Kierownictwo Na czele Biblioteki Watykańskiej stoi Bibliotekarz Świętego Kościoła Rzymskiego. Urząd ten łączony jest tradycyjnie z funkcją Archiwisty Świętego Kościoła Rzymskiego. Obecnie urzędy te pełni arcybiskup Giovanni Cesare Pagazzi. W pracy pomaga mu prefekt biblioteki, którym obecnie jest ks. Mauro Mantovani oraz wiceprefekt ks. Giacomo Cardinali.