Архитектура здания, где располагается библиотека, является одной из важных её характеристик, вмещает в себя ценную информацию и особый смысл, который автор-архитектор закладывает в своё творение.

На протяжении своей 140-летней истории Национальная библиотека им. С. Г. Чавайна не один раз меняла место своего расположения. И только в 1940 году обрела постоянный адрес – улица Пушкина, 28.

В наши дни библиотека представляет собой комплекс из трёх зданий, объединённых переходами, и рассматривается как архитектурный ансамбль: основное здание, построенное в 1940 году; левое крыло, построенное в 1968 году (ныне – корпус книгохранения); правое крыло, построенное в 1985 году по индивидуальному проекту института «Марийскгражданпроект» (ныне – главный корпус).

Основное здание (или средний корпус библиотеки) является объектом культурного наследия регионального значения «Библиотека республиканская, 1938 г.» (Охранное свидетельство № 10 от 14.10.2009).

Здание библиотеки отражает архитектуру своей эпохи и признано памятником истории и культуры в силу своей архитектурной уникальности. Оно создавалось и строилось во второй половине 1930-х годов, когда в Йошкар-Оле постепенно развёртывалось каменное строительство, и предпринимались попытки создания целостных архитектурных комплексов. Строительство здания началось в 1938 году, и в мае 1940 года библиотека разместилась в новом «специально выстроенном трёхэтажном здании».

Появление нового здания Республиканской научной библиотеки на улице Пушкина стало поистине событием в культурной жизни. Оно по праву считалось одним из красивейших в городе и было признано на тот момент  одним из лучших в РСФСР библиотечных помещений. Спроектировано оно было Кутлубаем Семёновичем Семёновым, но строилось уже в его отсутствие. Один из первых марийских архитекторов, молодой, талантливый, энергичный, в 1937 году под угрозой репрессий он вынужден был покинуть Йошкар-Олу и вернуться в родные края, в Башкирию. Работал учителем, а потом директором в деревенской школе, возглавлял колхоз, во время Великой Отечественной был на фронте. И только в 1950-е годы переехал в Йошкар-Олу, вернулся к архитектуре.

Здание построено в архитектурном стиле советской классики (сталинский ампир). Ампир в сталинском варианте представлял архитектуру как искусство на основе классики античности. Все постройки в этом стиле отличаются монументальностью и основательностью. Это должно было свидетельствовать о единстве и крепости народа. Основные идеологические составляющие сталинского ампира – оптимизм, добротность и надёжность.

Из технической характеристики: «Здание имеет три этажа с подвалом и чердаком, кирпичные стены, деревянные перекрытия, полы – деревянный паркет, деревянные оконные переплёты с обычным остеклением. Стропильная система крыши деревянная. Общее количество помещений – 49. Высота помещений от 3,0 до 8,0 м».

Новое трёхэтажное здание библиотеки, монументальное и величественное, было поставлено по оси улицы И. С. Палантая, завершая её композиционно. Главный фасад его – это портик (крытая галерея с колоннами). Портики – это великое изобретение греков, живущее и по сей день, ими часто украшали храмы. Вот и наша библиотека – «сокровищница культуры», «храм мудрости», «дворец книги» – имеет крытую галерею с четырьмя восьмигранными колоннами; капители колонн украшены лепным растительным орнаментом; на торцах портик ограничен рустованными пилонами (колоннами, облицованными камнем с выпуклой лицевой поверхностью). Портик по горизонтали как бы разделён на две части лоджией, которая «хорошо выявляет объём читального зала, подчёркивает главный вход и создаёт приятную светотень». Здание библиотеки отличает, как писал заслуженный архитектор РСФСР П. А. Самсонов, «простота и лаконизм архитектурных форм, хорошие пропорции всего здания и отдельных деталей, удачная планировка, удобное книгохранилище, светлые читальные залы».

Жемчужиной здания является великолепный читальный зал с высокими потолками и балконом, рассчитанный на 200 человек. И через годы поражает он своим простором, величием и сдержанной красотой. Очень высокие потолки (8 м), большие арочные окна, пилястры (на стенах и в простенках), лепнина на потолочных карнизах и козырьках дверей, три бронзовые люстры с хрустальными подвесками.

Чёткий объём зала, гладкие пространства стен, простота,  сдержанность декора и общий «благородный лаконизм» – всё это заимствовано у античности.

Стены зала и простенки украшены пилястрами (пилястра – это вертикальный выступ стены, условно изображающий колонну); в оформлении капителей (верхних завершающих частей) пилястр использованы  волюты – архитектурный мотив в форме спиралевидного завитка с «глазком» в центре. Такой мотив являлся составной частью ионической капители. (Вообще, ордерное членение стены с помощью пилястр известно ещё со времён Древней Греции).

Пилястры несут исключительно декоративную функцию и придают залу библиотеки бóльшую архитектурную выразительность. Они есть и снаружи здания, на стене балкона; капители пилястр здесь украшены лепниной из стилизованных листьев аканта, орнамента, который часто, в различных вариациях, использовался в архитектуре Древней Греции и Древнего Рима. Считается, что акант (буквально в переводе «медвежья лапа») распространённое в Греции колючее лиственное растение, символизирует долгую жизнь.

В пару пилястрам симметрично поставлены колонны (при входе в здание), которые поддерживают балкон и которые также украшены листьями аканта. Орнаментальный мотив аканта можно увидеть и на капителях полуколонн на боковых фасадах здания библиотеки. Листья аканта являлись отличительным элементом, свойственным коринфскому ордеру.

В читальном зале, в лепном декоре потолочных карнизов и козырьков дверей, используется  орнаментальный растительный мотив из пятилистника, стилизованные цветки которого также являются распространённым декоративным элементом в архитектуре античности. Пятилистник (лапчатка ползучая) с древности считался сильным магическим растением, пять его лепестков означают любовь, здоровье, мудрость, богатство и власть. Это растение служило в числе прочего и защитой от недобрых сил. Может быть, именно потому наш большой читальный зал до сих пор жив (хотя было время, когда его существование находилось под угрозой), что потолок зала по периметру окаймлён орнаментальной лентой из пятилистников и они же, эти магические цветы,  украшают козырьки входных дверей в зал (!).

На потолке зала – розетки строгой геометрической формы. Зал освещается тремя большими люстрами из бронзы и настенными светильниками (бра), которые декорированы опять же стилизованными листьями аканта. В оформлении люстр использована советская символика – венок из колосьев пшеницы, перевитых лентой, как на гербе СССР. Использование геральдической символики, символов советской власти было одной из характерных отличительных черт сталинского ампира.

Когда-то в зале был паркетный пол, выложенный ёлочкой, что также характерно для интерьера этого стиля, и двустворчатые белые двери (теперь они заменены на другие, более современные).

Вот такой у нас большой читальный зал, спроектированный и построенный в лучших традициях античности, – предмет нашей гордости и восхищения. Современники вспоминают, как директор библиотеки И. Г. Виноградов зачарованно ходил по своим «владениям», не без удовольствия заглядывая на балкон. Иван Григорьевич стал директором, когда фундамент здания библиотеки уже был заложен. Однако первый проект здания явно не соответствовал тем задачам, которые стояли перед библиотекой. От нового директора потребовалось немало мужества и сил, чтобы остановить строительство и приступить к составлению нового проекта, требующего дополнительного финансирования, за которое пришлось побороться в Госплане СССР. И архитектора Кутлубая Семёнова консультировал лично И. Г. Виноградов.

По воспоминаниям ветеранов библиотеки, можно восстановить былое расположение отделов (но это сведения на начало 1960-х гг.). На первом этаже (по правую сторону от входа) – гардероб, далее –  лестница, ведущая на верхние этажи, за ней – книгохранение (фонд периодики), обработка и комплектование, снова книгохранение (книжный фонд); напротив (по левую сторону от входа) – отдел абонемента и под боковой лестницей – помещение спецфонда.

На втором этаже (по левой стороне) был общий читальный зал, а далее, там где сегодня литературный кабинет С. Г. Чавайна, трудились сотрудники методического отдела. По правой стороне располагались справочно-библиографический отдел, кабинет директора и канцелярия.

На третий этаж ведёт добротная двухмаршевая лестница, когда-то устланная ковровыми дорожками. В более позднее время, в 1978 году, оконный проём на лестничной площадке был украшен тематическим витражом «Книга – источник знаний», вошедшим в классику монументального искусства. Автору витража Александру Новосёлову удалось органично вписать витраж в интерьеры исторического здания, подчеркнув при этом назначение библиотеки и полностью раскрыв декоративные возможности стекла. Интенсивное цветовое звучание витража оживляет пространство библиотеки, создаёт своего рода «душевный комфорт».

Весь третий этаж долгое время (с мая 1940-го до ноября 1955 года) занимал партийный кабинет горкома ВКП(б). После «освобождения этажа» там разместился (по левой стороне) фонд книгохранения, (по правой – зал научных работников, отдел краеведения и местной печати), здесь же был и отдел сельскохозяйственной литературы.

В самой идее строительства специализированного здания для библиотеки заложен смысл дальнейшего постоянного его использования многими поколениями. (При условии его содержания в надлежащем состоянии). В «План основных мероприятий, связанных с подготовкой и проведением празднования 100-летия образования Республики Марий Эл включены работы по реставрации здания библиотеки, являющегося объектом культурного наследия «Библиотека республиканская, 1938 г.». На выполнение работ по реставрации здания заложена сумма, позволяющая надеяться, что через несколько лет обновлённый архитектурный шедевр предстанет перед глазами восхищённой публики. Новую жизнь обретёт большой читальный зал, достойный приобрести для нашей республики значимость, сопоставимую с той, что имеют для России парадные залы Московского Кремля, где президент вручает иностранным послам верительные грамоты, а  героям страны – высокие награды.