Et centralbibliotek er et bibliotek der skal støtte de lokale folkebiblioteker ved at udlåne eller fremskaffe bøger og andet biblioteksmateriale, som de pågældende folkebiblioteker ikke selv ejer, og ved at yde råd og biblioteksteknisk bistand. Centralbiblioteket fungerer desuden som lokalt folkebibliotek for sit område.
Biblioteksstyrelsen har via en særlig finanslovsbevilling ansvaret for at sikre driften af en overcentralfunktion for de kommunale folkebiblioteker. Funktionen varetages af en række folkebiblioteker der med statslige tilskud samtidig virker som centralbibliotek. Samarbejdet reguleres i 4-årige kontrakter som indgås med Styrelsen for Bibliotek og Medier.
Centralbibliotekerne har et overcentralbibliotek som næste instans, hvilket er Statsbiblioteket.