مخطوطات کتابخانه ملی یکی از ذخایر گران بهای این مرز و بوم حاوی معارف بزرگان ما در موضوعات مختلف همچون: فلسفه وعرفان، فقه واصول، طب، ریاضی، نجوم، ادبیات و تاریخ به زبان فارسی وعربی است که تعدادی از آنها نسخه های نادر و نفیس و با ارزش است .همینطور این مخزن واجد مجموعه ای از نخستین ترجمه های فارسی اروپاییان می باشد.

 تعدادی از نسخه های نفیس موجود همانند رسالات ملاصدرا، کتاب وافی و شرح اشارات و تنبیهات به خط مولف آنها و برخی به خط استادان نامی همچون عبدالوهاب نغمه، احمدنیریزی، زین العابدین اصفهانی و خاندان وصال می باشد.

1. نمونه هایی از نسخه های نفیس و نایاب عبارتند از: کتاب الخلاص، ابوعبد الله حسین بن ابراهیم مشهور به ادیب نطنزی متوفی 477ق، زمان تحریر 475ق، نسخه شماره 1143/ع.

2. احیاء علوم الدین، امام محمد غزالی متوفی 505، زمان تحریر 597ق، نسخه شماره 454/ع.

3. ذخیره خوارزمشاهی، تالیف اسماعیل بن حسن جرجانی در سال 504ق، در علم طب تاریخ تحریر کتاب های یکم تا چهارم و ششم 676 ق وکتاب پنجم سال 1230ق. مذهب و مصور به خط نسخ رقم علی قلی ابن شهسواری گروسی و حسین بن ذکریا شماره نسخه 1890.

4. مجموعه رسالات فلسفی واشعار فارسی وعربی با رقم صدر الدین شیرازی – ملاصدرا، تاریخ کتابت 1004 ق.

5. مجموعه رسائل از بوعلی سینا، ابوبرکات بغدادی، بابا افضل کاشی و چند رساله از شهاب الدین سهروردی، زمان تحریر 659ق، نسخه شماره 2412/ف.

6. شرح اشارات والتنبیهات، خواجه نصیر الدین طوسی، متوفی 672ق، به خط مولف زمان تحریر قرن هفتم، نسخه شماره 1153/ع.

7. ده عنوان کتاب خطی از تالیفات ملا محسن قزوینی به خط مولف ممهور به مهر ایشان.

8. شرح فصوص الحکم، محیی الدین ابن عربی متوفی 638، به خط و شرح شیخ بهایی زمان تحریر نیمه اول قرن 11ق – نسخه شماره 2710/ع.

9. کلیات جامی، عبد الرحمن جامی، متوفی 898 ق. به خط مولف، زمان تحریر 877 ق، نسخه شماره 1335/ف.

10. جامع التواریخ حسنی، حسن بن شهاب منجم قرن 9 ق. تالیف به سال 857 ق. زمان تحریر 880 ق .نسخه شماره 1330/ف.

11. کلیات سعدی، شیخ مصلح الدین سعدی، متوفی 691ق. زمان تحریر 784ق. نسخه شماره 2493/ف.

12. التذکره النصیریه، خواجه نصیر الدین طوسی، متوفی 672 ق. زمان تحریر 700ق نسخه شماره 1920/ع.

13. ترجمه تاریخ طبری، مترجم ابوعبد الله صالح بن محمد بن علی بن عبد الجلیل الحسینی، زمان تحریر دوره صفویه، قرن دوازدهم هجری، شماره نسخه 17852/ف.

14. دیوان ابله بغدادی، محمدبن بختیار معروف به ابله بغدادی متوفی 579 یا 580 ق زمان تحریر 599 ق. نسخه شماره 387/ع.

مجموعه کتاب های چاپ سنگی به دلیل انحصار، قدمت، نوع چاپ و نفاست علمی و هنری و ضرورت نگهداری در شرایط مناسب، از سال 1374 از مخازن کتاب های چاپی جدا و در مخزن مستقلی قرار گرفت.

بخش مخزن کتاب های چاپ سنگی از همان ابتدا با شناسایی کتاب ها، ثبت، آماده سازی و فهرست نویسی فعالیت خود را آغاز کرد وبا بهره گیری از تجهیزات رایانه ای و ایجاد بانک اطلاعات کتاب های چاپ سنگی و تهیه میکروفیلم واسکن از کتاب ها این روند را ادامه داد.

در شمار کتاب های چاپ سنگی که به زبان های فارسی، عربی واردو است نسخه های ارزشمندی مشهود است که از آن میان می توان به برخی از نخستین مطبوعات چاپ سنگی در ایران (تبریز و تهران) به شرح زیر اشاره کرد:

1. زاد المعاد، علامه مجلسی، کتابت محمد حسین تبریزی، مطبوع به سال 1251ق. شماره .8631

2. رساله جهادیه از میرزا بزرگ قائم مقام، متضمن آراء رهبران مسلمان در خصوص مقابله با قوای اشغالگر روسیه، نخستین کتاب چاپ سربی در تبریز– تاریخ 1232ق. شماره کتاب .26312

3. المعجم فی آثار ملوک العجم، فضل الله قزوینی، مطبوع به سال 1259ق. شماره کتاب. 8975.

4. خمسه نظامی، کتابت علی اصغر تفرشی، صناعت محمد رضا به سال 1264ق. شماره کتاب 5850.

5. النخبه، محمد ابراهیم کرباسی، کتابت احمد خوانساری، مطبوع به سال 1254ق. شماره کتاب 7044.

6. لیلی ومجنون، مکتبی شیرازی، نخستین کتاب مصور چاپ سنگی در ایران، کتابت سید یوسف میلانی. مطبوع به سال 1259ق – شماره کتاب 8092.

مجموعه مرقعات و قطعات خوشنویسی هنرمندان و استادان برجسته همانند درویش عبد المجید طالقانی، سیدگلستانه، عماد الکتاب، استاد امیرخانی و تابلوهای نقاشی و مینیاتور اثر حسین بهزاد، مجید مهرگان و دیگران نیز جزء نفایس مخزن منابع خطی می باشد.
علاوه بر آن در این بخش مجموعه ای ازاسناد خطی و تاریخی نگهداری می شود که بخشی از آنها اصل و برخی به شکل سواد است.

از نمونه های این مجموعه ارزشمند دست نوشته های شهید مدرس در دوران تبعید وحبس در سال های 1307 تا 1316 قابل توجه می باشد. این دست نوشته ها مشتمل بر موارد زیر است:

1. یک دفتر مشتمل بر 76 صفحه در این دفتر یادداشت روزانه و ذکر و قایع تاریخی و شرح سختی های دوران حبس نگاشته شده است.

2. دفتر دیگر در 24 صفحه. مشتمل بر شرح جزئیات اعمال عبادی آن مرحوم در تبعید است.

3. کتابچه ای تقریبا حجیم بالغ بر 300 صفحه و مرتب شده در 3 دفتر. این کتابچه حاوی مجموعه درس های مرحوم مدرس به یکی از ماموران اهل فضل دوران حبس خود در چهار محور خودشناسی، انسان شناسی، هستی شناسی و خداشناسی است.

4. دو دفتر بالغ بر 200 صفحه که پاکنویس بخش هایی از کتابچه قبلی است. این پاکنویس تحت نظارت شهید مدرس و توسط یکی از ماموران محافظ دوران حبس ایشان نگاشته شده است.