Dział Konserwacji (będący działem Pionu Rozwoju Zakładu Narodowego im. Ossolińskich) roztacza szeroko pojętą opiekę nad zbiorami ossolińskimi bibliotecznymi i muzealnymi liczącymi już ponad dwa miliony jednostek. Podejmuje działania obejmujące ochronę całości kolekcji, obiektów eksponowanych na wystawach własnych i wypożyczanych do innych placówek muzealnych, jak i poszczególnych zabytków konserwowanych w pracowni. Konserwatorzy realizują to zadanie współpracując ze wszystkimi działami Ossolineum.
Przykładem takiej działalności jest Zespół Klimatyczny funkcjonujący w ramach Działu Konserwacji i współpracujący z opiekunami zbiorów, informatykami oraz pracownikami technicznymi nad zapewnieniem odpowiednich warunków klimatycznych w magazynach zbiorów i w salach ekspozycyjnych przy wykorzystaniu istniejących systemów klimatyzacji, wentylacji oraz mobilnych nawilżaczy i osuszaczy powietrza. Do sprawowania kontroli nad zachowaniem właściwej temperatury i wilgotności w magazynach zbiorów służy system monitoringu klimatu, rokrocznie rozbudowywany i zaopatrywany w nowe czujki klimatyczne. W magazynach zbiorów, pracowniach i czytelniach oceniany jest stopień zagrożenia mikrobiologicznego na podstawie założonego tam monitoringu owadów oraz cyklicznych badań mikrobiologicznych. Z inicjatywy Działu Konserwacji na szybach okien w pomieszczeniach, w których przechowywane i opracowywane są zbiory zabytkowe, naklejone zostały folie przeciwsłoneczne redukujące nie tylko szkodliwą dla zabytków część promieniowania świetlnego, ale i pomagające w utrzymaniu stabilnej temperatury.
Istotną częścią działalności konserwatorów jest przygotowanie obiektów bibliotecznych i muzealnych do wystaw, obejmujące ocenę stanu zachowania zabytku i możliwość jego wystawienia, określenie warunków klimatycznych, oświetleniowych oraz czasu trwania ekspozycji, przeprowadzenie prac konserwatorskich, a także wykonanie odpowiednich ekspozytorów na przykład zapewniających bezpieczne otwarcie zabytkowej książki, nie niszczące jej konstrukcji podczas kilkutygodniowej ekspozycji. Dla grafik, rysunków i map wycinana jest oprawa passe-partout z tektur bezkwasowych. Do wypożyczenia książek, grafik, rysunków, obrazów, monet, medali i innych zabytków wymagane jest sporządzenie raportów konserwatorskich ze szczegółowym opisem stanu zachowania obiektu. Konserwatorzy nadzorują również prace przy tworzeniu ekspozycji muzealnej, ustawianie obiektów oraz oświetlenia dla nich. Na ossolińskich ekspozycjach w gablotach wystawienniczych używane jest bezpieczne dla zbiorów oświetlenie typu LED.
Ossolińscy konserwatorzy wykonują konserwacje zbiorów specjalnych o dużej wartości historycznej, artystycznej i muzealnej. Należą do nich rysunki, grafiki, fotografie, niepowtarzalne rękopisy znamienitych autorów, pięknie oprawne stare druki, mapy i atlasy, rozliczne nowe druki wraz wydaniami bibliofilskimi i cimeliami, plakaty, bezcenne monety, medale i ordery. Każdy z obiektów traktowany jest indywidualnie, z wielkim pietyzmem i dbałością o ich jak najlepsze zachowanie i zabezpieczenie. Konserwatorzy wykorzystują swoją wiedzę i umiejętności, aby przywrócić wartości estetyczne i użytkowe zabytkom, mając świadomość niepowtarzalności danego dzieła. Podczas konserwacji sporządzają dokumentację opisową oraz fotograficzną obrazującą stan zabytku przed, w trakcie i po konserwacji. Nie ustają w poszerzaniu swojej wiedzy, często opracowują nowe metody konserwacji w oparciu o najnowsze osiągnięcia naukowe oraz własne próby i badania. Uczestniczą w krajowych i zagranicznych konferencjach naukowych, gdzie mogą skonfrontować swoje dokonania z konserwatorami z wielu muzeów, bibliotek czy uczelni.
Dział Konserwacji nadzoruje także konserwację obiektów ossolińskich przeprowadzaną przez wykonawców zewnętrznych.
Ochronie zbiorów sprzyja też digitalizacja zbiorów i udostępnianie ich w formie cyfrowej. Konsorcjum Dolnośląska Biblioteka Cyfrowa powstało w 2006 roku z inicjatywy Politechniki Wrocławskiej i Zakładu Narodowego im. Ossolińskich. Ossolineum udostępnia w DBC głównie zbiory specjalne, które podlegają szczególnej ochronie. Największą kolekcją są tu stare druki – wszystkie inkunabuły, większość poloników XVI-XVIII wieku, jak również XVIII-wieczne druki obce o szczególnej wartości edytorskiej (np. bogato ilustrowane). Do DBC trafiły też najważniejsze autografy literackie (między innymi Krasickiego, Mickiewicza, Słowackiego, Fredry, Sienkiewicza Reymonta, Witkacego), cenne dokumenty historyczne, a także rękopisy średniowieczne. Sukcesywnie dodawane są tu też wydania książek opublikowanych po roku 1801.
Więcej informacji o zdigitalizowanych zbiorach ossolińskich na stronie poświęconej Mikroformom i Zbiorom Cyfrowym.
Plan ochrony zbiorów realizowany jest również w Pracowni Introligatorskiej Biblioteki Ossolineum, gdzie przeprowadzane są różnorodne prace przy wybranych obiektach. Oprawa współczesnych rękopisów, książek oraz czasopism odbywa się z wykorzystaniem dobrej jakości materiałów introligatorskich, a także z użyciem papierów marmoryzowanych tworzonych przez ossolińskich introligatorów. W ostatnich latach większy nacisk położony jest na zachowanie, nawet we współczesnych wydaniach książkowych, oryginalnych opraw wydawniczych oraz w miarę możliwości oryginalnej konstrukcji książki. Dla poszczególnych obiektów konserwatorzy ustalają program prac realizowany następnie przez Pracownię Introligatorską. Często program ten zawiera również zabiegi konserwatorskie mające na celu wzmocnienie i odkwaszenie papieru.
W introligatorni zabezpieczana jest także bogata kolekcja współczesnych plakatów, gromadzonych przez Dział Dokumentów Życia Społecznego. Ponadto Pracownia Introligatorska wykonuje specjalistyczne opakowania ochronne z materiałów bezkwasowych dopasowane do poszczególnych rodzajów zbiorów ZNiO – pudła, teczki, futerały, fascykuły, obwoluty. Introligatorzy biorą również udział w przygotowaniu ossolińskich wystaw, wykonując część elementów aranżacji.
Do zadań realizowanych przez pracownię należy także obsługa komory fumigacyjnej, w której wykonywana jest dezynfekcja materiałów bibliotecznych i muzealnych przed wprowadzeniem ich do ossolińskich magazynów.