في مكتبة الإسكندرية يوجد العديد من المراكز والأقسام المهمة التي تشكل الهيكل الأساسي لها، وكل قسم يحتوى على مراجع وكتب نادرة، جمعت بطرق شتى. ويستعرض "دوت مصر" تلك الأقسام في السطور التالية:

مركز القبة السماوية العلمي

هو أهم مراكز المكتبة ويقع في الساحة الخارجية لها، وهو نموذج بارز لكونه يشبه نصف الكرة، ويعد مؤسسة تعليمية منفصلة عن المكتبة، ويسعى القائمون عليه دائما في أنشطته إلى رفع الوعي والخيال والتطلع وتقديم كل ما هو جديد فى عالم التكنولوجيا.

يوجد بالمركز 3 أقسام هي: "متحف تاريخ العلوم، قاعة الاستكشاف، القبة السماوية".

 قسم الكتب النادرة

يضم مجموعه ثرية من الكتب التي يصعب الوصول إليها، ويوجد بالقسم أكثر من 15.000 كتاب نادر، بالإضافة إلى كتب مقدمة إلى كبار الشخصيات، ويمكن الإطلاع على الكتب، وتصوير بعضها.

مكتبة الخرائط

تضم أكثر من 7000 خريطة تغطي جميع أنحاء العالم، وبالأخص خرائط مهمة لمصر والإسكندرية، ويوجد بها نسخة طبق الأصل من الخريطة المجمعة لخرائط  كتاب "صورة الأرض" للشريف الإدريسي.

 قسم نوبل

اسم على مسمى، فهو قسم خاص بالحاصلين كافة على جائزة نوبل منذ عام 1901 حتي الآن، حيث يحتوى على السيرة الذاتية لكل شخصية،  ويتكون من "حجرة نوبل، وقاعة جاد راوزينج، وقاعة سودربيرج".

 قسم الميكروفيلم

يجمع الوثائق والمطبوعات النادرة في شكل مكيروفيلم، فيحافظ عليها مهما طال الزمان، ويسهل عملية الإطلاع للباحثين والطلاب المتخصصين فيما يخصهم من الوثائق النادرة. 

 مركز الأنشطة الفرنكوفونية

يرجع اسمها في الأساس إلى البلاد الناطقة باللغة الفرنسية، وهدفه أن يكون أداة لاتصال الثقافات بين الدول، ويقام به الأنشطة والفعاليات للنشر اللغة والثقافة الفرنكوفونية وتعزيزها بالمجتمع السكندري.

مركز المخطوطات

يهتم بجمع المخطوطات النادرة للتراث العربي والإسلامي، ويضم 3 مراكز مهمة هي: "قسم الدراسات والفعاليات الأكاديمية، وحدة فهرسة وتحقيق المخطوطات، قسم المخطوطات الأصلية"، كما أنه يضم أمهات المصادر التراثية المطبوعة للباحثين في مختلف مجالات العمل التراثي.

ويوجد العديد من المراكز والقاعات الأخرى التي تقدم الخدمات للباحثين والزوار، وتقيم الفعاليات والأنشطة المختلفة.