Los Pabellones que se conocen como la Casa de Fieras del Parque del Retiro fueron originalmente construidos por Fernando VII para gabinete de recreo en el que se podía contemplar gran variedad de animales y aves alojados en diferentes estancias y jaulas. Estos antiguos pabellones, que se han rehabilitado, están formados por una construcción de dos plantas de muros de ladrillo y estructura de madera con ventanas en su fachada meridional adornadas con azulejería. En el pabellón longitudinal, y en recuerdo de las antiguas jaulas que sobresalían sobre la fachada, se han diseñado unos cubos de vidrio en los que se alojan puestos de lectura. A esta construcción rehabilitada se adosa, en su fachada septentrional, una amplia galería que sirve de comunicación de todas las dependencias.

El proyecto para esta nueva biblioteca fue redactado por los arquitectos Jaime Nadal y Sebastián Araujo e incluye la rehabilitación de los dos grandes pabellones de la antigua Casa de Fieras, uno longitudinal de gran dimensión y otro transversal de menor tamaño, así como la construcción de un pabellón de nueva planta imprescindible para cumplir con el programa bibliotecario.

El nuevo pabellón está formado por un cuerpo edificado de dos plantas con un pequeño patio y otra galería que conecta la zona antigua con la nueva. Tanto la galería como el nuevo cuerpo edificado están cerrados por un muro cortina de vidrio que, a la vez que facilita una mayor transparencia de los espacios, refleja la jardinería existente en el parque, integrando con ello todo el conjunto edificado en su entorno vegetal.

La nueva biblioteca municipal se distribuye en dos plantas sobre rasante y un sótanopara las instalaciones, ocupando 3.748,11 metros cuadrados. A la biblioteca se accede desde el interior del parque, siendo su entrada más próxima la que se encuentra en el Paseo Fernán Núñez.

En la planta baja se encuentra el vestíbulo de entrada, con el mostrador de recepción. En el nuevo pabellón está la zona de hemeroteca, así como un núcleo de aseos. En el largo pabellón antiguo rehabilitado se dispone, próxima a la entrada, una sala de estudio, otra sala de Internet, una zona destinada a un fondo especializado, los despachos de los bibliotecarios y salas para trabajo en grupo. En el extremo del edificio se sitúa una sala de usos múltiples, exposiciones, conferencias y cursos, con capacidad para noventa personas, a la que se accede a través de la galería longitudinal que bordea toda la edificación.

En la planta alta se encuentra la zona infantil y la bebeteca, situadas en el nuevo pabellón acristalado. La parte que corresponde al edificio antiguo está ocupada por lasala juvenil y la zona de préstamo. El corredor exterior está destinado a puestos de consulta.

La planta sótano está dedicada a las instalaciones y maquinaria, los vestuarios de personal y los aseos generales de la biblioteca, así como un área de depósito y almacén.

La biblioteca dispone de un fondo documental de 29.479 ejemplares (monografías, audiovisuales y publicaciones periódicas para los distintos tipos de público). Los libros en formato tradicional suponen la parte más numerosa del mismo. Dispone también de una colección sobre Madrid. La sala de fondo especializado contiene la colección perteneciente a la antigua biblioteca del Área de Medio Ambiente, compuesta por unos 2.000 volúmenes. Además, como el resto de centros municipales, esta biblioteca se concibe como un gran espacio WIFI. Así, desde cualquier puesto de la biblioteca será posible conectarse a la red, a través de ordenadores portátiles, netbooks, PDAs o smartphones. El acceso a Internet también se podrá realizar a través de puestos fijos.

Con la apertura de esta biblioteca ya suman 30 las Bibliotecas Públicas Municipalesdel Ayuntamiento de Madrid.