Devenue conservatrice des bibliothèques, Jacqueline Sanson fait toute sa carrière à la Bibliothèque nationale. D'abord au Département des estampes et de la photographie (1972-1986), puis comme cheffe du service photographique (1986-1989) et directrice du Département des imprimés (1988-1993).

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À la création de la Bibliothèque nationale de France (1994), elle en est la directrice des imprimés et de l'audiovisuel (1994-1998). Puis elle devient directrice des collections (1998) et directrice générale adjointe. A partir du 5 novembre 2007, elle devient directrice générale de la Bibliothèque nationale de France pour une période de 7 ans. Ainsi Jacqueline Sanson dirige la BnF pendant toutes les mutations cruciales dans le fonctionnement de la Bibliothèque : de l’aménagement territorial du bâtiment jusqu’à l’expansion dans le monde numérique. Le travail dans ces deux directions a permis à Jacqueline Sanson de conclure à la fin de son mandat :