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Eine Nationalbibliothek sammelt und archiviert als herausragende Bibliothek die gesamte Literatur eines Staats oder eines Sprachraums und verzeichnet diese in der Nationalbibliographie. Laut Definition der UNESCO hat eine Nationalbibliothek häufig auch die Aufgabe, die wichtigsten ausländischen Publikationen zu erwerben. Die Nationalbibliothek nimmt im Bibliothekswesen eines Landes oft eine koordinierende Rolle ein.
Die meisten Staaten besitzen Nationalbibliotheken (siehe Liste der Nationalbibliotheken). Sie kann auf mehrere Standorte verteilt sein, so die Deutsche Nationalbibliothek in Leipzig und Frankfurt am Main, oder es kann in einem Staat mehrere Nationalbibliotheken geben. Die größte Bibliothek dieser Art, die Library of Congress in Washington, D.C., ist eigentlich eine Parlamentsbibliothek.