武漢大學圖書館面積為41,925平方公尺，資料室16,601平方公尺。目前，武大正擬擴建3.5萬平方公尺的新圖書館。老圖書館及周圍建築群，被列入第五批全國重點文物保護單位，這在中國大陸的圖書館界絕無僅有。

武大與國內外100多所圖書館和學術機構建立了文獻交換關係。2010年全校入藏中外文圖書期刊近26.6萬冊(件)，中外文報刊6,007種。截至2010年12月31日，全校文獻資源總量達1,134萬餘冊，其中印刷型文獻近655.6萬冊，中外文電子書刊479萬餘冊；線裝古籍17萬餘冊，有300多種收入《中國古籍善本書目》，48種入選《國家珍貴古籍名錄》。數位資料庫包含的文獻類型則以反映最新學術成果的期刊為主。

在全國文獻資源調查中，有21個學科的藏書被評為「研究級藏書」；水利工程、動力工程、電力工程、測繪製圖等專業的中外文書刊保障率位居全國榜首；館內還收藏有自1907年以來，近一個世紀的生物醫學檢索信息；各種比例尺國家基本地形圖和航空航天地球攝影照近10萬件。

全校共設有8個國家級的文獻收藏中心和服務中心，分別是大陸高等教育文獻保障系統(CALIS)華中地區中心、大陸大學人文社會科學文獻中心(CASHL)華中區域中心、教育部引進文科圖書中心書庫、教育部生命科學外國教材中心、教育部科技查新站、歐洲資料中心、世界銀行資料保存圖書館、聯合國資料保存圖書館。