Zur Universitätsbibliothek gehören neun Teilbibliotheken an den Standorten München, Garching, Weihenstephan und Straubing. Die Universitätsbibliothek und alle Teilbibliotheken unterstehen der zentralen Leitung durch die Bibliotheksdirektion.
Als einschichtiges Bibliothekssystem zeichnet sich die Universitätsbibliothek der TUM durch die zentrale Verwaltung von Personal- und Sachmitteln aus. Beschaffung, Erschließung und Verfügbarmachung der Medien geschehen nach einheitlichen Grundsätzen.
Die Geschäftsprozesse der Universitätsbibliothek und der ihr zugehörigen Teilbibliotheken werden von den fünf zentralen Abteilungen Benutzungsdienste, Informationsdienste, Forschungsdatendienste, Medienbearbeitung sowie Bibliothekstechnik koordiniert.