El primer director de la Biblioteca Nacional de Chile, Agustín de Olavarrieta, fue designado por la Junta de Gobierno en 1813. No obstante, debido a la Guerra de Independencia, no pudo ejercer el cargo.

Terminado el conflicto, los directores de la Biblioteca Nacional eran designados por el director supremo de la república. Como tal, Bernardo O'Higgins Riquelme (1778-1842) -al momento de ordenar la reorganización de la Biblioteca Nacional­- designó director a Manuel de Salas Corvalán (1754-1841) a través de un decreto con fecha 5 de agosto de 1818, firmado por él mismo y Antonio José de Irisarri (1786-1868), ministro del gobierno. Salas dejó la dirección en 1823, pero fue nombrado "protector" de la institución hasta 1841.

Tras la abdicación de O'Higgins, Ramón Freire (1787-1851) designó como director de la biblioteca a Manuel José Gandarillas (1789-1842) -que ejerció solo por unos meses- y luego a Camilo Henríquez (1769-1825), que ocupó el cargo entre 1823 y 1825.

Francisco García Huidobro (1800-1899) fue el último director de la Biblioteca Nacional en ser designado por el director supremo. Ejerció el cargo por veintisiete años, entre 1825 y 1852 (Freire, Ramón. Decreto de Biblioteca e Imprenta. Santiago: 22 de octubre de 1825).

Posteriormente, los directores de la Biblioteca Nacional eran elegidos por el Consejo Universitario y, en su mayor parte, fueron decanos de la Universidad de Chile.

El 19 de diciembre de 1852 -a solicitud del rector de la Universidad de Chile, Andrés Bello (1781-1865)- el presidente Manuel Montt (1809-1880) publicó un decreto que definió las facultades del Consejo Universitario respecto de la Biblioteca Nacional. Entre esas disposiciones, se acordó que los directores de la institución iban a ser propuestos por el Consejo y decretados por el ministro de Justicia, Culto e Instrucción Pública.

Mientras entraba en vigencia esta disposición, existieron dos periodos breves. En 1852, el Consejo Universitario designó como director temporal de la biblioteca a Ventura Blanco Encalada (1782-1856), quien era decano de la Facultad de Humanidades de la Universidad de Chile (Universidad de Chile, Consejo Universitario. "Decretos del Gobierno. Sesión del 8 de mayo de 1852". Anales de la Universidad de Chile. Santiago: Imprenta del Pacífico, 1852, Serie 1, p. 299). Posteriormente, el Consejo Universitario, el presidente Montt y el ministro de Instrucción Silvestre Ochagavía Errázuriz (1820-1883) designaron a Vicente Arlegui (1790-1864), bibliotecario jefe de la institución y principal colaborador de García Huidobro.

Tras la dirección de Arlegui, fueron designados por periodos breves los decanos de la Facultad de Humanidades: Salvador Sanfuentes (1817-1860); José Victorino Lastarria (1817-1888); Diego Barros Arana (1830-1907), en varios periodos entre 1863 y 1876; Francisco Vargas Fontecilla (1824-1883) en dos periodos, 1876-77 y 1879-1881; y nuevamente Barros Arana en 1884-1886, en un interinato durante la gestión de Ramón Briseño Calderón (1814-1889). En este periodo, José Francisco Gana -quien ejerció en el cargo por unos meses en 1860­- fue el único director que no era decano de la Universidad de Chile (Biblioteca Nacional de Chile. Biblioteca Nacional. Santiago: La Dirección, 1982, p. 34).

Durante este periodo, las decisiones, reformas y solicitudes realizadas por el director de la biblioteca eran evaluadas por el Consejo Universitario y, luego, propuestas y acordadas en conjunto con el ministro. Las discusiones, noticias sobre la biblioteca y la promulgación de decretos relacionados con su funcionamiento eran publicados en los Anales de la Universidad de Chile. Ramón Briseño y Benjamín Vicuña Mackenna (1831-1886) resaltaron el trabajo de dirección ejecutado por este grupo de personas, en las obras Noticias históricas, estadísticas y orgánicas de la Biblioteca Nacional de Chile en 1875 (1875) y el tercer tomo de la obra Historia General de la República de Chile: desde su Independencia hasta nuestros días (1882), respectivamente.

Con la promulgación de la Ley de Instrucción Pública y Superior del 9 de enero de 1879, fue creado el Consejo de Instrucción Pública, organismo que desde entonces se encargó de vigilar la administración y el funcionamiento de la Biblioteca Nacional.

Bajo esta ley, en acuerdo entre el Consejo y el ministro Pedro Montt (1849-1910), fue elegido Luis Montt (1848-1909) en 1866, quien ejerció hasta el día de su fallecimiento.

Tras la creación del Ministerio de Justicia e Instrucción Pública (1887), en el año 1909, el Consejo de Instrucción definió el interinato de Ramón Laval Alvear (1862-1929) y, luego, designó a Carlos Silva Cruz (1872-1945) como director, quien ejerció entre 1909 y 1927.

En el año 1927, con la reforma de la Ley de Ministerios y la creación del Ministerio de Educación Pública, fue designado director Eduardo Barrios (1884-1963), quien estuvo en el cargo hasta 1931.

Siguiendo la legislación de 1927, el gobierno de Carlos Ibáñez del Campo (1877-1960) creó la Dirección de Bibliotecas, Archivos y Museos (DIBAM). Respecto de la biblioteca, el ministro de Educación fue el encargado de designar el cargo de director, quien además asumía como director de la DIBAM.

Luego del golpe de Estado de 1973, la elección de director continuó bajo la autoridad de los ministros de Educación Pública designados por la Junta Cívico-Militar. Con el retorno a la democracia, los directores de la Biblioteca Nacional y la DIBAM eran designados por el Ministerio de Educación.