Kaksi vuotta kestänyt laaja kirjaston peruskorjaus valmistui Skanskan osalta etuajassa tammikuun 2020 lopulla. Kirjasto avasi ovensa kokonaisuudessaan saman vuoden syksynä.
Skanska uudisti peruskorjauksessa muun muassa koko talotekniikan viemäröinnistä sähkötöihin, ilmastointiin ja automaatioon. Myös ikkunat uusittiin ja akustiikkaa parannettiin. Kirjastoon rakennettiin myös toinen hissi.
Kirjasto on rakennusteknisesti uusittu vastaamaan nykyajan vaatimuksia, mutta tilojen saneeraus on tehty vanhaa kunnioittaen. Esimerkiksi aulan vanhat valaisimet kunnostettiin ja asennettiin takaisin.
Peruskorjauksen ajan kirjasto toimi väistötiloissa. Kirjaston muutto takaisin uusittuihin tiloihin ei ole ihan pikkujuttu, sillä muutettavana on toistatuhatta kirjaa tai muuta nidettä eli tuhansia muuttolaatikollisia aineistoa.
Elämyksellinen uudistettu pääkirjasto
Peruskorjauksen jälkeen Hämeenlinnan kirjasto tarjoaa asiakkailleen myös uusia palveluja, muun muassa editointi ja digitointitilan lisäksi studiotilan, jossa on mahdollista tuottaa demotasoinen video tai äänite. Monikanavaisessa mediatilassa voi kokeilla uusimpia mediamuotoja ja välineitä, kuten virtuaalilaseja. Soittohuoneessa on piano ja muita soittimia. Uusia toimintoja on kehitetty kaupunkilaisten ideoiden ja tarpeiden pohjalta.
Uudistuksen myötä tuli mahdolliseksi käyttää kirjaston palveluita ja tiloja omatoimisesti laajoilla aukioloajoilla – myös silloin kun henkilökuntaa ei ole paikalla. Kirjastoon pääsee sisään kirjastokortilla ja siihen liittyvällä PIN-tunnuksella. Tällainen järjestelmä ei ole vielä kovin yleinen Suomessa, mutta Hämeenlinnassa omatoimikirjastot ovat olleet käytössä jo jonkin aikaa.
Kaupunginarkkitehti Heikki Aitolan piirtämä kirjastorakennus valmistui Vanajaveden rannalle vuonna 1983. Rinnetontille rakennettu kirjastorakennus on porrastettu kolmeen kerrokseen. Pohjoiseen suuntautuvista suurista ikkunoista näkee suoraan keskiaikaiseen Hämeen linnaan.