截止2007年底，沈阳市图书馆共有藏书190余万册(件） 。古籍中汇刻丛书和史料比较齐全，有《四部丛书》、《古今图书集成》、《四库全书珍本》等百余套，有些是古籍善本书；在史记中，二十四史有多种版本；清末呈迁燮写本《明实录》，是国内比较完整的一部明朝史料长编；有1912年至1948年长达37年的伪满政府公报，辽、吉、黑等三省地方文献近25794种。建国后，凡与辽宁、沈阳的政治、经济、文化、教育、科学等有关的资料，都搜集保存系统完整。外文资料有大型检索工具书，如美国《化学文摘》、日本《特许公报》以及日本神奈川征书会征集的日文原版图书三万多册。拥有一定数量的电子资源，是CNKI、万方数据网上包库用户，所有资源供读者使用。沈阳市图书馆将藏书重点明确定位在装备制造、汽车、医药、旅游等方面，突出包括地方文献在内的特色馆藏。此外还将较大幅度地增加文学、艺术等休闲娱乐性图书文献的品种与复本量。