В 2000–е годы происходят глобальные перемены, связанные с внедрением в библиотеку современных информационных технологий. Эти перемены становятся возможными главным образом благодаря двум грантам Европейского союза по программе Темпус, библиотека участвует в международных проектах:

• «Совершенствование автоматизированной библиотечной системы и обслуживания в КузГТУ» (2001–2003 годы);

• «Knowledge – Кузбасская сеть для работы в библиотеках в режиме онлайн и развитие электронных ресурсов для совершенствования образования» (2005–2006 годы).

Приобретается автоматизированная библиотечная система Virtua американской корпорации VTLS; создаются интерактивный электронный каталог, мультимедийный обучающий курс по поиску в электронном каталоге; автоматизирована выдача учебной, научной и художественной литературы; вводится единый читательский билет, роль которого выполняет удостоверение студента или сотрудника КузГТУ со специальным штрихкодом для обслуживания в библиотеке; начинает создаваться электронная библиотека; традиционные читальные залы модернизируются в читальные залы с открытым доступом (читальный зал гуманитарных и естественных наук, читальный зал технических наук), создаются новые подразделения (зал электронных ресурсов, Сервисный центр).

В качестве приглашенного консультанта по программному обеспечению VIRTUA НТБ КузГТУ принимает участие в проекте ТЕМПУС «Европа – Урал: перестройка системы университетской библиотеки. Коммуникации. Организация. Управление» (2002–2004 годы), который проходит в Южно–Уральском государственном университете.

Формирование электронной информационно-библиотечной среды является приоритетным направлением деятельности НТБ. Пользователям предоставляется бесплатный доступ к приобретаемым и генерируемым библиотекой базам данных, пакетным и сетевым ресурсам, Интернет-ресурсам с авторизованным доступом, коллекции компакт-дисков. Создаются Web–сайт НТБ, электронные выставки, презентации, электронный справочник «Что нужно знать о библиотеке КузГТУ», интерактивная схема расположения библиотеки, диски и рекламный фильм о библиотеке ("Кто выиграл время..."). На библиотечном сайте формируется каталог ссылок на  справочные и информационные ресурсы по профилю ВУЗа, ресурсы по краеведению, размещаются персональные указатели ученых КузГТУ; проводится on-line анкетирование. Приобретается техническое оборудование (компьютеры, сканеры, принтеры, копировальные аппараты и др.).

В 2009 году создана база "Кадры НТБ", в 2010 году – база «Статьи из периодических изданий по профилю университета, по библиотечному делу и библиографии» (ввод записей в методическом отделе, СИЦ, читальных залах). В феврале 2010 года подписан договор с ГУК «Кемеровская областная научная библиотека  им. В. Д. Федорова» об участии в региональном корпоративном проекте «Создание электронного архива периодических изданий городов и районов Кемеровской области».

Большое внимание уделяется издательской деятельности, проводятся презентации научных трудов преподавателей университета, лекции по основам информационной культуры. Осуществляется ремонт помещений библиотеки.

С 2004 года НТБ КузГТУ совместно с вузом работает в Системе менеджмента качества. С 2010 года проводится мониторинг качества информационно-библиотечного обслуживания через  анкетные опросы («Библиотека глазами пользователей» по пятибалльной системе). Получена мебель по новогоднему чеку КузГТУ на сумму 15 тыс. руб.  от ИП Томилов А.С. для отдела книгохранения.

В 2010 году проводился цикл мероприятий, посвященных 60-летию НТБ КузГТУ (конкурс  «Лучшая публикация (презентация, выставка) по истории университета, библиотеки», выставка «Ректоры вуза в зеркале времени»). Организован конкурс «Лидер чтения–2010».

Библиотека участвует в работе профессиональных объединений (Российской группе пользователей VTLS, НБП «Кузбасские библиотеки»), в интернет-конференциях, во всероссийских и региональных научно-практических конференциях, имеет дипломы, сертификаты.