Za obradu arheoloških nalaza i znanstveni rad bila je potrebna stručna literatura čija je nabava započela 1845. godine. Time su udareni temelji muzejskoj Knjižnici, koja je svoje zlatno doba doživjela u vrijeme ravnatelja don Frane Bulića (1884. - 1926.).

Tijekom gotovo dva stoljeća u knjižnici je sakupljena bogata i vrijedna građa iz arheologije, povijesti i povijesti umjetnosti tako da ona danas posjeduje oko 50.000 svezaka, među kojima je 8 inkunabula i oko 170 knjiga iz 16. stoljeća. Posebnu cjelinu tvori zbirka starih i rijetkih knjiga, zbirka plakata i proglasa, kartografska i grafička zbirka te zbirka razglednica. Već godine 1898. objavljen je katalog Knjižnice koji je ujedno prvi tiskani katalog jedne znanstvene i stručne knjižnice u Hrvatskoj.

Fond Knjižnice najviše se povećava razmjenom za muzejski časopis Vjesnik za arheologiju i historiju dalmatinsku, nekoć Bullettino di archeologia e storia dalmata, i za druga povremena izdanja.

U sklopu Knjižnice je arhivska zbirka koja sadrži važno gradivo za povijest Dalmacije od ranoga srednjeg vijeka do 19. stoljeća. Unutar nje su ostavštine don F. Bulića, M. Abramića, L. Jelića, F. Carrare, J. Bajamontija i obitelji Pavlović-Lučić.

Uz Knjižnicu je vezana i zbirka slika koja je postupno nastajala od kraja 19. stoljeća. Ona se uglavnom čuvala u Knjižnici, a 2004. dijelom je izložena u prizemlju Muzeja kao dio stalnog postava.

Knjižnica je otvorena za javnost od ponedjeljka do petka od 9.00 do 14.00 sati.

Djelatnici: Ana De Michielli-Vitturi, Antonia Vrbatović