在市委市政府各级领导的重视下，2003年10月新馆破土动工，2005年9月28日正式开放。

新的乌鲁木齐图书馆坐落于南湖路67号，使用面积近6000平方米，馆藏书籍达20多万册、报刊1200多种。阅览座位700余个、多媒体电脑100台。目前，新馆下设行政办公室、读者服务部、业务拓展部、技术部、图书业发展部。主要开展报刊阅读、图书外借、盲人借阅、参考咨询、情报检索、社会培训、业务辅导、馆际互借、学术交流活动等多种特色化服务及面向乌鲁木齐地区的图书馆学会工作。采用开放式管理模式，是一座借、阅、藏一体化、设备自动化、管理现代化的全新的图书馆。

2022年8月，乌鲁木齐市图书馆结合微信公众号内小程序推出的数字共享阅读服务平台，让读者免费获取阅读资源。