民國99年12月25日縣市合併升格直轄市後，將原市區及縣區鄉鎮公所所屬之圖書館，統一納編改隸至臺中市政府文化局，並頒訂「臺中市各區圖書館組織規程」，並由圖書資訊科統籌各區圖書館之營運發展，順利接軌服務原臺中縣市讀者朋友。 林佳龍市長上任後，深知縣市合併以來各區圖書館欠缺一個市立圖書館總館進行服務資源整合，不僅在推動圖書館業務或擘劃新市立圖書館願景，均難以伸展其以推動友善閱讀環境及深厚城市文化底蘊之目標，遂於民國105年3月1日合併各區圖書館，並納編大墩文化中心圖書館及葫蘆墩文化中心圖書館，成立「臺中市立圖書館」，下設8個課室及43個分館，期以創造讀者滿意的圖書館優質服務。
本館初期先以北屯區四張犁圖書館作為市立圖書館團隊辦公室，期以市立圖書館之專業化、積極化、效率化與一致化特性，統籌全市各圖書分館業務，並訂定館藏發展政策及推動館務之研究與創新作為，也對於未來圖書館在城市中所扮演的角色製訂更前瞻性之想法與願景，繼續扮演閱讀推廣火車頭之重責大任。
圖書總館為各分館之總樞紐，由於臺中尚缺一座可提供市民舒適閱讀空間、藏書豐沛且整合數位電子之新一代科技圖書總館，文化局現已規劃於水湳經貿園區清翠園北端約2.6公頃基地，設計融合臺中在地特色與國際潮流之臺中綠美圖，此建築包含市立圖書館及市立美術館，由99年普立茲克建築獎得主日本建築大師妹島和世與西澤立衛，以及國內知名建築師劉培森聯合進行規劃設計，全館將首創採分齡、分棟設計之圖書館，最大特色為圖書館內蘊藏藝術、美術館中備有藏書的獨特設計，為一既獨立同時又相交互連結之資源共享跨域加值空間，預計於民國109年正式與臺中市民見面。
市立圖書館之硬體建設已然持續進行中，為符合林市長及文化局王局長矢志提供市民豐沛閱讀資源及推動城市閱讀風氣之目標，本館人員組織架構及人員編制均已先到位，負責推動與規劃臺中市閱讀相關措施及政策，這也是提升城市閱讀環境與條件之關鍵核心，期待本館未來不僅僅只可為臺中市民打造充滿驚艷之閱讀綠洲，更能擴大繁衍成一片繁茂綠意之閱讀森林。