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La grande institution que forme la bibliothèque numérique s'appuie sur trois piliers, soit trois autres institutions qui la composent : les archives, les bibliothèques en soi et les musées, qui sont chacune liées à un aspect problématique lors de leur transposition au domaine numérique.
Les archives sont un « ensemble de documents hors d’usage courant rassemblés et conservés pour servir à l’histoire d’une collectivité ou d’un individu ». Dans leur définition, par principe, le support n'a pas d'importance : une archive peut prendre diverses formes à travers divers médias. Le fait de qualifier des archives numériques est donc techniquement superflu, mais sert principalement à désigner des archives qui ont été numérisées pour être accessibles en ligne. L'avantage des documents numériques versus les documents physiques est qu'ils sont plus facilement stockables et déplaçables, et peuvent être ainsi reproduits ailleurs. Cela vient toutefois poser de nombreux problèmes, notamment au niveau de la protection des renseignements personnels ou des contrats de donation. Leur numérisation permet néanmoins d'en assurer la pérennité, qui est un enjeu central à la question des archives. Cela permet également de baliser les documents (entre autres grâce à LaTeX), ce qui facilite énormément la recherche d'informations spécifiques à l'intérieur des archives.
Les musées passent de plus en plus au volet dit numérique en permettant un accès en ligne à la description des œuvres affichées. Ils représentent une institution de la bibliothèque numérique de par leur définition même : « un musée est une institution permanente sans but lucratif au service de la société et de son développement, ouverte au public, qui acquiert, conserve, étudie, expose et transmet le patrimoine matériel et immatériel de l'humanité et de son environnement à des fins d'études, d'éducation et de délectation ». Ils ont donc le même principe d'organisation, d'archivage et de diffusion qu'une bibliothèque numérique. Le principal défi des musées dits virtuels est de « transmettre l'aspect spatial, interactif et expérientiel ».
La plupart des bibliothèques traditionnelles se dotent de plus en plus d'un volet numérique, passant à l'ère du web 2.0. Les bibliothèques numériques gardent généralement les mêmes enjeux, principes et missions que l'institution à laquelle elles se rattachent, mais les documents sont beaucoup plus faciles d'accès et leur diffusion est bien plus efficace. Leur enjeu majeur lors du passage des ouvrages au numérique est d'« assurer la diffusion dans le respect des droits d'auteur ».
