Labrouste projette la nouvelle salle de lecture des Imprimés en couvrant une partie de l'ancienne cour. Son premier projet, étudié en avril 1859 est assez semblable à celui que nous connaissons, sinon sur un point essentiel, la couverture de la salle de travail : le vitrage plat, en fer et en verre, ne prendra que plus tard la forme actuelle des célèbres coupoles. La séparation entre la salle et les magasins est horizontale : un seul niveau pour la salle, mais cinq pour les magasins – il n’était pas possible d’en prévoir plus, en l’absence de tout éclairage artificiel. La circulation des ouvrages se fait dans un espace professionnel, et débouche dans l’hémicycle, entre les magasins et la salle.

Labrouste a tout dessiné, les plans et les façades bien sûr, mais aussi les détails de la charpente, les poêles et les encriers en passant par les détails de décoration et l’ensemble du mobilier. Il a travaillé personnellement avec tous les artisans, maçons, fondeurs, menuisiers, parfois non sans difficultés – certains préfèrent se retirer du chantier plutôt que de subir les exigences de l’architecte.

La salle de lecture construite par Henri Labrouste est un magnifique exemple de l'architecture de fer du XIXe.
Neuf coupoles, ornées de frises en céramique ivoire et or sur fond rouge, couvrent cette salle de plus de 1150 m² divisant ainsi l'espace sans le réduire. La structure métallique porteuse est totalement indépendante de la maçonnerie.

Seize fines colonnes de fonte de 30 cm de diamètre pour 10 mètres de haut, soutiennent les voûtes.
Le sommet de chaque voûte est constitué d'une lucarne ronde : l'éclairage zénithal est ainsi heureusement réparti dans toute la salle, et ne génère pas d'ombres portées.
La lumière vient également de trois grandes verrières ouvrant au nord sur la cour, et du toit plat en verre qui couvre l'hémicycle.

L'architecte a accentué l'aspect religieux de la Salle de travail : ces nefs calmes et claires, comme dans une basilique perdue dans la forêt, évoquée par les peintures paysagères de Desgoffe dans la partie supérieure des arcs latéraux, convergent vers le choeur (l'hémicycle), et l'autel (le bureau) où les officiants (les conservateurs) et leurs aides sont les intermédiaires obligés pour accéder au savoir.