Библиотеката към „Регионален природонаучен музей – Пловдив“ е създадена на 5 октомври 1952 г. С постъпването на все повече млади специалисти, интересуващи се от наука и изследвания, библиотеката става особено богата и ресурсна. Издават се множество български периодични издания, сред които “Трудове на Българското природоизследователско дружество”, “Известия на Царските природонаучни институти”, “Списание на Българското природоизследователско дружество”, “Годишник на Софийския университет”, “Сборник статии по природозащита”. ”, „Периодика на Българското книжовно дружество”, „Флора на СССР”, „Флора на Румъния”, както и много ценни теренни пътеводители и справочници. Библиотеката съдържа почти всички томове на акад. Иван Буреш, акад. Иван Костов, акад. Стефан Петков, както и други учени, посветили своята научна и академична кариера на природата на България.
Обменът на публикации със сродни чуждестранни институти и музеи стана възможен с издаването на I и II том на „Списание на Пловдивския природонаучен музей” и „Известия на музеите в Южна България”.
От 1967 г. музеят е оборудван с отделни помещения за библиотека. Така литературата е класифицирана в раздели – геология, ботаника, зоология, списания, свързани с природата и др.
Библиотеката на музея е тясно специализирана в научни издания, включващи предимно произведения на руски, български, немски, английски и др.
Днес музейната библиотека се състои от 7740 тома.