El edificio que alberga La Biblioteca de México fue construido a finales del siglo XVIII para instalar la Real Fábrica de Tabacos de la Nueva España.
El virrey Bucareli le encargó la elaboración de los planos al ingeniero militar Miguel Constanzó, pero fue Miguel Mascaró, quien diseñó y calculó el costo de los trabajos en 1788. La Academia de San Fernando dictaminó desfavorablemente el proyecto, por lo que en 1793 se le encargó la construcción del edificio al arquitecto español Antonio González Velázquez, director de arquitectura de la Academia Mexicana de San Carlos. Cuatro años después los trabajos fueron suspendidos, y fue hasta 1805 cuando el arquitecto Ignacio Costera, retomó la obra hasta su terminación en junio de 1807.
Un año más tarde el edificio fue remodelado, y tuvo otros usos además de ser fábrica de tabacos. En 1815 sirvió de prisión política al insurgente don José María Morelos y Pavón, de donde salió para ser fusilado en San Cristóbal Ecatepec.
Durante el Movimiento de Independencia, el Virrey Félix María Calleja hizo las gestiones necesarias para que el edificio fuera destinado a Parque General de Artillería, convirtiéndose oficialmente en Ciudadela, el 19 de octubre de 1816.
Consumada la Independencia, el General Guadalupe Victoria utilizó el edificio de la Ciudadela para almacenar armamento; posteriormente, el presidente Vicente Guerrero corrigió la traza exterior, amplió y profundizó los fosos que la rodeaban y remodeló sus patios y salas.
Por su arquitectura, la edificación de la Ciudadela responde al estilo neoclásico y ornato sobrio acorde a la época en que fue construida, y debido a la solidez de su estructura que le confiere un aspecto de fortaleza, fue escenario de varios pronunciamientos políticos y militares como el cuartelazo de 1913, pronunciado por las fuerzas antimaderistas y mejor conocido como “La Decena Trágica”.
El edificio de La Ciudadela estuvo a cargo de autoridades militares, que lo destinaron a diversos usos tales como depósito de armamento, talleres de maestranza y armería, prisión política, cuartel, hospital, laboratorio y almacenes de sanidad militar. Hasta fechas recientes el edificio de La Ciudadela estuvo compartido con dependencias de la Secretaría de la Defensa Nacional y de Gobernación.
El edificio fue declarado monumento histórico en 1931, porque se ubica en la zona de monumentos del Centro Histórico de la Ciudad de México, y figura en el listado del decreto respectivo, publicado en el Diario Oficial del 11 de abril de 1980.
El 30 de enero de 1944, el entonces Presidente de la República, General Manuel Ávila Camacho, concedió parte del inmueble de La Ciudadela a la Biblioteca de México, gracias a las gestiones hechas por José Vasconcelos, que pretendía rescatar y reorganizar la Biblioteca Nacional, proyecto que nunca vio realizarse. La Biblioteca de México fue inaugurada el 27 de noviembre de 1946, y su primer director fue el licenciado José Vasconcelos.
En diciembre de 1987, la Secretaría de Educación Pública ordenó la reconstrucción y remodelación del edificio, proyecto que encomendó al arquitecto Abraham Zabludovsky, Premio Nacional de Arte. Zabludovsky propuso que el inmueble conservara el casco original y que una novedosa estructura de paraguas transparentes de acero y vidrio cubriera los patios, sin que tocara el edificio antiguo, dando como resultado nuevas áreas de lectura y permitiendo a la vez vistas ilimitadas.
En 2011 el Conaculta tuvo el propósito de restaurar y devolver a la construcción su antiguo esplendor y dar paso a La Ciudadela, la Ciudad de los Libros. El proyecto incluyó además innovaciones y tecnología del siglo XXI en un edificio del siglo XVIII, así como una atractiva librería, salas de lectura, servicios digitales, sala infantil, área para personas con discapacidad visual, galería para exposiciones, la recuperación de la circulación y un aprovechamiento integral del espacio en un entorno de gran atractivo arquitectónico. La nueva intervención arquitectónica corrió a cargo de la Dirección General de Sitios y Monumentos del Patrimonio Histórico, bajo la responsabilidad de los arquitectos Bernardo Gómez-Pimienta y Alejandro Sánchez.