Biblioteket ble grunnlagt allerede i 1877 til bruk for museets eget personale. Boksamlingen som den gang omfattet 61 bind, bestod i 2010 av ca. 67.000 bind, hvorav omtrent halvparten er periodika. Litteraturen er tverrfaglig og skal dekke alle museets fagområder.

En stor del av boksamlingen har museet fått inn via gaver og bytte. Stavanger Museum har helt siden 1891 hatt avtaler med vitenskapelige institusjoner om utveksling av periodika, årbøker og monografiserier. I dag sender museet ut Stavanger Museums Årbok til ca 450 bytteforbindelser i inn- og utland.

Biblioteket ble lenge administrert av konservatorene på hver enkelt avdeling. Bibliotekar ble først ansatt i 1966. Da ble det meste av biblioteket samlet i ett lokale, og klassifikasjon og katalogisering av boksamlingen ble påbegynt. Som klassifikasjonssystem ble valgt UDK (Universal Decimal Classification). I 1989 gikk biblioteket over fra kortkatalog til EDB-systemet Mikromarc. I 2004 ble biblioteket medlem av BIBSYS-samarbeidet, og databasen ble konvertert over til dette systemet.

For en mer utfyllende historikk om biblioteket, henvises til artikkel av Thurid Wishman ”Stavanger Museums bibliotek 1877-1977” i Stavanger Museums årbok 1976, s. 129-140 og til artikkel av Karin R. Hausberg: ”Stavanger Museums bibliotek (fra 1978 til 2002)” i Stavanger Museums årbok 2002, s. 75-79