位于军工路580号校区中心位置的湛恩纪念图书馆于2007年7月正式启用，面积约2.3万平方米，为纪念原沪江大学校长刘湛恩烈士，图书馆被命名为“湛恩纪念图书馆”，“湛恩纪念图书馆”匾额由著名书法家、图书馆学家、上海图书馆原馆长顾廷龙书写。主馆重点支撑医疗器械、能源动力、光电仪器、数控机床、工业智能、系统管理等六大学科领域的发展。主馆共设各类阅读座位共计2500个（其中需线上预约1815个），研讨室6个，寄包柜（分布于主馆二、五、六、八楼）1416个。采用“藏、借、阅、询、查”一体化的管理模式，淡化书库和阅览室的界限，推行大开放、大服务格局，为读者营造了“人在书中，书傍人旁”的氛围。
图书馆服务实现“藏、查、借、阅、参”五位一体的有机服务机制，通过各种形式的创新服务。在功能布局上，阅览自习区主要分布于二、五、六、七、八楼，书库（藏阅一体）集中于三、四楼及相应夹层。三楼及夹层收藏社科、文学、语言、艺术及多语种工具书；四楼及夹层收藏自然科学与工程技术类图书；五、六楼为阅览自习区，兼有部分藏书展示与休闲座椅；七楼为报刊阅览区，收藏中外文期刊、报纸、过刊合订本及本校硕博论文；八楼除自习区外，是图书馆职能部室集中办公区，包含书记馆长室、办公室、学习支持部、技术部、图情服务部、党建服务中心、工会小家及三个功能不同的会议室。全馆通过智慧化空间管理与线上预约系统，年接待读者超125万人次，成为容纳多元学习风格与研究习惯的学术交流中心。
