В 1867 г. назначен статс-секретарём, в 1874 г. – членом Государственного совета с увольнением от должности товарища министра народного просвещения. С 1880 г. исправлял должность главноуправляющего собственной её императорского величества Канцелярии по учреждениям императрицы Марии Фёдоровны. С назначением И.Д. Делянова директором, библиотека вновь перешла 24 июля 1862 г. в ведение Министерства народного просвещения из ведомства императорского Двора. При нём к традиционным путям комплектования – обязательный экземпляр, покупка, дары – прибавился и книгообмен со многими научными учреждениями и обществами Европы, Азии и Америки. С марта 1874 г. директор получил право получать из-за границы, без цензуры, печатные труды. Для улучшения комплектования по инициативе директора многие учёные составляли списки заказов книг по трём разделам: необходимые, нужные, полезные. Списки заказов представляли также Академия Наук, Петербургский и Московский университеты, Медико-хирургическая, Петербургская, Михайловская артиллерийская и Николаевская инженерная академии. С 1863 г. в читальном зале велась книга читательских заказов. Универсальный характер фондов библиотеки был сохранён и упрочен путём планомерного определения пропорций роста отдельных частей фонда, в соответствии с потребностями того времени. В виде опыта средства на комплектование были распределены между отделениями с учётом их значения, полноты и запросов читателей. Отделения библиотеки пополнялись и за счёт внутренних резервов. С 1863 г. тщательно проверялось Дублетное отделение, из которого недостающие книги поступали в другие отделения, а дублеты передавались в Московский Публичный и Румянцевский музеи, шли на обмен или продавались. Кроме отпускаемых утверждённых императором сумм на комплектование, библиотека могла тратить деньги, получаемые с арендаторов лавок и помещений, от продажи дублетов, от принадлежащих ей процентных бумаг. Иностранными книгами особенно интенсивно комплектовалось Отделение естественных наук (медицина, физика, математика). Библиотека по-прежнему регулярно через своих иностранных комиссионеров скупала эмигрантскую литературу, которая шла в Секретное отделение, существовавшее, в первую очередь, для нужд «высших правительственных учреждений и лиц». В секретный фонд поступали также издания на русском языке, которые задерживались при таможенных досмотрах, отбирались при арестах революционеров. В 1867 г. было издано особое распоряжение об обязательной доставке в библиотеку по одному экземпляру всех тех сочинений, которые судом и цензурой приговаривались к уничтожению. В библиотеку направлялись также экземпляры отдельных статей, исключённых цензорами из различных изданий. При И.Д. Делянове значительно пополнилось Отделение рукописей. За время директорства И.Д. Делянова в библиотеку поступило 317 866 названий в 453 854 томах книг, брошюр, отдельных листов; 15 334 рукописи; 5455 карт и планов; 23 358 эстампов и фотографий; 12 882 музыкальных произведения. Всего 510 883 единиц за 21 год. И.Д. Делянов уделял внимание внутренней организации библиотеки. По его приказу в начале 1862 г. началась работа над проектом новых устава и бюджета.