À l’intérieur comme à l’extérieur de la bibliothèque, le bois est largement employé, comme en écho à son jardin central.
À l’extérieur, l’esplanade de la bibliothèque, comme la passerelle piétonne qui la relie au parc de Bercy, sont recouvertes d’un sol en bois d’ipé, qui rappellent les planches de certaines stations balnéaires. Ce bois dur et imputrescible est disposé sur chant en pavés ou lattes. Exposé aux intempéries, il a pris une couleur grise qui entre en harmonie avec celle du métal.
À l’intérieur, l’essence de doussié domine pour les revêtements, cloisons et parquets, et le mobilier. "Nous voulions créer une forte unité de matière, le même bois partout, pour les chaises, les tables, les étagères, les éléments de séparation des livres, les lutrins… Tout est fait du même bois. Sol, mur, plafond, partout la même essence, le même matériau, pris dans la masse", explique l’architecte.
Dans les tours, le placage en bois d’okoumé habille les volets en aluminium. Ils sont mobiles dans les sept premiers étages de bureaux, afin de permettre aux personnels de moduler le flot de lumière naturelle. Dans la partie haute des tours qui accueille des magasins de stockage des imprimés, les volets métalliques sont fixes afin de protéger les collections de la lumière.
Le padouk, ou amboine, est employé dans le vestibule de l’auditorium.