2022년 12월 15일 개관한 신라천년서고는 박물관 소장 도서를 열람할 수 있는 박물관 내 도서관이다. 이곳은 기존에 수장고로 이용되던 건물로, 한옥 형태의 외관은 그대로 살리고 내부는 현대적으로 재해석해 리모델링했다.
이곳에서는 국립경주박물관에서 발간한 도서뿐 아니라 국내외 전시 도록과 신라 및 경주학 관련 도서 등을 소장하고 있다. 또한 별도로 마련된 북큐레이션룸에서는 박물관 큐레이터와 사서가 함께 고른 책들을 주제에 맞춰 소개하며, 책과 관련된 다양한 행사를 진행한다. 이 건물은 한국실내건축가협회(KOSID)가 주관하는 2022년 골든 스케일 베스트어워드 협회상을 수상했다.