- Raffaele Maria Filamondo: dal 1700 al 1705
- Carlo Giacinto Lascaris: dal 1705 al 1711
- Giovanni Benedetto Zuanelli: dal 1711 al 1728
- Tommaso Minorelli: dal 1728 al 1733
- Gian Domenico Agnani: dal 1733 al 1746
- Pio Tommaso Schiara: dal 1746 al 1759
- Giovanni Battista Audiffredi: dal 1759 al 1794
- Francesco Saverio Timoni: dal 1794 al 1798
- Giacomo Alberto Magno: dal 1802 al 1840
- Giacinto De Ferrari: dal 1840 al 1850
- Pier Domenico Modena: dal 1850 al 1866
- Vincenzo Maria Gatti: dal 1866 al 1870
- Girolamo Pio Saccheri: dal 1870 al 1872
- Pio Tommaso Masetti: dal 1872 al 1884 (dal 1873 riconosciuto solo dai Domenicani)
- Gilberto Govi: dal 1873 al 1878
- Enrico Narducci (reggente): dal 1875 al 1877
- Bartolomeo Podestà: dal 1878 al 1879
- Carlo Castellani: dal 1879 al 1880
- Luigi Cremona (commissario): dal 1880 al 1881
- Domenico Gnoli: dal 1881 al 1884
- Carlo Gargiolli: dal 1884 al 1885
- Edoardo Alvisi: dal 1886 al 1893
- Ignazio Giorgi: dal 1893 al 1923
- Tommaso Gnoli: dal 1924 al 1925
- Luigi De Gregori: dal 1925 al 1936
- Ada Caputi Moricca: dal 1936 al 1952
- Giovanni Masi: dal 1952 al 1957
- Pierina Fontana: dal 1958 al 1964
- Marcella Bozza Mariani: dal 1964 al 1970
- Maria Teresa Gnoli: dal 1970 al 1976
- Alfredo Serrai: dal 1976 al 1979
- Francesca Di Cesare: dal 1979 al 1983
- Neda Janni: dal 1983 al 1990
- Angela Adriana Cavarra: dal 1990 al 2001
- Gianni Bonazzi: dal 2002 al 2004
- Angela Adriana Cavarra: da gennaio 2005
Fonte: Vincenzo De Gregorio, La Biblioteca Casanatense di Roma, Napoli: Edizioni scientifiche italiane, 1993, p. 222-223 (Prefetti e direttori dalla fondazione ad oggi), con alcuni emendamenti e integrazioni.
Dal 1877 al 1884 la Casanatense fu unita amministrativamente alla Nazionale, e quindi retta dal direttore di quest'ultima.