Бібліотека Державного архіву Одеської області (далі – Держархів) була заснована одночасно з Держархівом у 1920 році. Бібліотечна колекція розпочиналась з кількох сотень книжок, нині бібліотека налічує 22 тис. 728 книг та брошур, понад 3 тис. підшивок журналів та газет.

Серед видань: законодавча, юридична, відомча, краєзнавча, довідкова література періоду до 1917 року, періоду радянської окупації України (1917-1991) та періоду незалежності, що містить найважливіші історичні дані про розвиток Південної України та країни в цілому.

У 1932 році була розпочата повна інвентаризація книг. У зв’язку з тривалими переїздами архіву в різні будівлі, зробити це технічно було непросто. За тематичними розділами було розподілено 2 тис. книг та газет за період 1917-1921 роки.

Робота ускладнювалась тією обставиною, що у штатному розписі не було передбачено посаду завідуючого бібліотекою. Тільки в 1937 році було внесено у штатний розпис Держархіву посаду завідуючого читальним залом і бібліотекою. З цього моменту бібліотека почала функціонувати у складі відділу науково-довідкової літератури.

Тридцяті роки для Держархіву та бібліотеки запам’яталися важкими умовами роботи: темні приміщення, відсутність стелажів, недостатня кількість шаф. Незважаючи на ускладнення, робота з упорядкування літератури проводилась успішно, здійснювались заходи з виявлення дублетних книг і обміну їх на іншу літературу, з метою поповнення бібліотечного фонду. Станом на 01 січня 1937 року в бібліотеці вже нараховувалось 4150 книг, у 1938 – 5592, періодичних видань – 939.

Непоправних втрат завдала бібліотеці Держархіву Друга світова війна, під час якої було знищено науково-довідкову літературу у кількості 9 тис. примірників. Багато видань з тих, що мають особливу історичну цінність, було вивезено до Німеччини. Наприклад, не були повернуті «Височайші накази» (1852-1863), «Статут про військову повинність» (1912), «Зібрання військових постанов» (1870), «Військовий статут про покарання» (1902), «Військово-судовий статут» (1845-1867), «Укази» (1809-1810).

З 1946 року бібліотечний фонд почав швидко поповнюватись новими надходженнями: архівом було придбано словники та енциклопедії. У кінці 40-х років співробітниками проведено інвентаризацію 1900 книг, складено предметно-тематичний каталог. Після війни було створено закритий фонд, що складався з літератури, виданої керівництвом окупаційної влади в Одесі та Одеській області. Новий фонд створено на основі циркуляра МВС УРСР «Про зберігання та використання ворожої літератури». Для цього на території Держархіву в 1946 році було виділено спеціальне приміщення. До нього заборонявся доступ усім співробітникам, крім начальника архівного відділу, директора Держархіву та особи, відповідальної за зберігання фонду. По 3 примірники таємної літератури співробітники залишили в Держархіві, інші було знищено. Під час створення фонду виявлено 38 газет, що друкувались в роки німецько-румунської окупації. У 2007 році розсекречено 42 окупаційні газетні підшивки та передано з таємної частини до бібліотеки Держархіву. Серед них «Молва» (1942-1944), «Одеса» (1942-1943), «Одеська газета» (1941-1944).

З бюджету Держархіву постійно виділялися кошти на придбання нових книг для бібліотеки. Наприклад, у 1946 році на такі потреби було заплановано 3 тис. руб. Враховуючи, що в ті роки книжки коштували в середньому 30-50 коп., це була величезна сума.

Протягом 40-х років продовжувалась робота з систематизації бібліотечних книг, було описано і розкладено ще 1 тис. примірників. У 50-х роках співробітники Держархіву продовжували роботу з упорядкування літератури. Газети систематизувалися за територіальною ознакою і хронологією. Було опрацьовано 7 тис. 850 примірників. У 1957 році проводилась робота з упорядкування літератури, виданої румунською і німецькою мовами.

Для цієї мети було запрошено спеціалістів з Державної наукової бібліотеки. У результаті з 2 тис. книг 962 примірники було передано до Державної наукової бібліотеки як художню літературу, 15 – залишилось на обліку в Держархіві, 1 тис. – утилізовано. У цей період до Держархіву надійшло 185 нових книг і брошур, діяла пересувна бібліотека, що нараховувала 20 читачів. У 1957 році для бібліотеки було придбано достатню кількість шаф, де розмістилась вся література.

У 1961 році було здійснено роботу з упорядкування колекції листівок. У 1965 році співробітниками Держархіву було завершено повну інвентаризацію книг у кількості 3352 примірники, здійснено первинну систематизацію, створено необхідні умови для зберігання. Після реорганізації відділів Держархіву у 70-х роках бібліотеку було включено до відділу інформації, публікації і наукового використання документів. Протягом 1983 року зроблено повний облік науково-довідкової бібліотеки. У 1985 році налічувалось 5 тис. 223 одиниці журналів. Також з’явилося 70 примірників нових книг.

З 2003 року бібліотека Держархіву є складовою частиною відділу зберігання, обліку та фізичної схоронності документів Національного архівного фонду. У 2004 році співробітниками відділу почала створюватися комп’ютерна база даних бібліотеки, що складається з декількох реєстрів: реєстру книг, реєстру газет, реєстру одиничних примірників газет та реєстру журналів. Протягом 2008 року було внесено 300 книг та 50 журналів.

У 2009 році реєстр книг збільшився на 427 видань, реєстри газет поповнилися даними про 105 одиничних примірників газет періоду до 1917 року і 1920-х років, даними про 34 підшивки газет, серед яких 25 підшивок газети «Одеські новини» за 1901-1919 роки. У 2010 році реєстр книг поповнився на 410 видань, реєстри газет на 31 підшивку, реєстр журналів на 136 одиниць.

З 2008 року почалася робота зі створення ще однієї комп’ютерної бази даних – алфавітного покажчика прізвищ відомих історичних осіб, інформація про яких міститься у бібліотечних виданнях. Крім того,  у 2008 році створено базу даних наявності путівників по архівах України, топографічну картотеку, картотеку газет.

У 2010 році кількість книг збільшилась на 100 примірників, кількість журналів – на 105. У 2013 році до бібліотеки Держархіву надійшло
155 друкованих видань. У їх складі: 55 книг, 2 примірники методичної літератури, 86 журналів, 12 підшивок газет. Реєстр книг поповнився даними про 500 примірників літератури, реєстр журналів – 100.

Особливу цінність серед видань бібліотечного фонду мають збірки Херсонського губернського і повітових земств Херсонської губернії (1865-1917), постанови Одеської міської Думи (1893-1915), звіти Одеської міської управи (1873-1912), звіти Одеської повітової земської управи (1870-1912), постанови Одеських повітових земських зборів (1869-1915), циркуляри опікуна Одеського навчального округу (1865-1912), статистичні відомості міста Одеса і Херсонської губернії (1853-1918), зібрання розпоряджень уряду, матеріали судових органів – судової палати, окружного суду, література з кримінального і цивільного права.

Особливим попитом серед дослідників користуються статути різноманітних одеських товариств, адрес-календарі Одеси та краю (1857-1917), телефонні довідники (1923-1983), друковані військові накази Одеського військового округу (1883-1914), Харківського військового округу (1921), накази військово-господарчого (1919) та військово-санітарного (1921) відомств. Значна кількість літератури охоплює період історії України до
1917 року. Це документи про діяльність Богдана Хмельницького, відміну кріпосного права, Полтавську битву, розвиток промисловості і сільського господарства: Крип’якевич І., Бутич І. «Документи Богдана Хмельницького 1648-1657 рр.» (1961), збірка документів «Україна перед визвольною війною 1648-1654 рр.» (1946), збірка документів «Селянський рух на Україні. Середина 18-перша чверть 19 сторіччя».

Не менш яскраво представлений період Другої світової війни:
«73 героїчних дні» (1978), «Оборона Одеси» (2003), книги пам’яті – «Старші офіцери, які загинули на Одещині в 1941-1945 рр.» (2002), «Молодші офіцери, які загинули на Одещині» (2004), «Жінки-воїни Одещини» (2003), «Капітани, які загинули та поховані на Одещині» (2003).

Має місце і література релігійної тематики: Слободянюк П. «Українська церква» (2000), Рожко В. «Нарис з історії української православної церкви на Волині» (2001), збірка «Православні храми в болгарських і гагаузьких поселеннях Півдня України та Молдови» (2005), Ніточко І., Ляшик П., Корецька О. «Носії православ’я на Березівщині» (2013).

Найбільш чисельною є література з історії м. Одеса: статистичні відомості м. Одеса і Херсонської губернії (1853-1918), кошториси прибутків і видатків м. Одеса (1869-1909 рр.), благоустрій м. Одеса – проєкт каналізації Пересипу (1913), контракт на спорудження Одесько-Дністровського водогону (1870), реорганізація пожежної справи в м. Одеса (1898), будівництво трамвайних ліній.

Крім того, бібліотека Держархіву нараховує значну кількість примірників літератури з історії німецького, грецького, єврейського населення області і України: шеститомне видання «Греки Одеси», тритомне видання «Євреї Одеси», анотований перелік справ Державного архіву Херсонської області «Німці Херсонщини» (2002). Широко представлена література про мистецтво, науку, техніку, музику, музеї, банки, казначейство.

У бібліотеці знаходиться достатня кількість методичної літератури, яка використовується співробітниками Держархіву в плануванні та виконанні робіт зі збереження і використання документів. Методична література нараховує 1783 одиниці зберігання. До неї належать переліки документальних матеріалів міністерств, література з обліку і збереження документів, кіно-фотодокументів, використання документів, комплектації документів, довідкова література, інструкції, накази, норми виробітку часу, правила роботи.

Яскраво представлена колекція листівок різних періодів, партій і організацій, що нараховує більше 3 тис. одиниць зберігання, основний масив яких надійшов до бібліотеки з фонду журналіста Бродовського І. Систематизація листівок у бібліотеці проводилась за авторським, хронологічним і тематичним принципом.

Поповненню бібліотечного фонду новими надходженнями сприяють дослідники та відвідувачі Держархіву. Співробітники активно працюють над поповненням бібліотечної колекції, створивши 37 томів серії «Видання Державного архіву Одеської області». Серія містить спеціальні видання: довідники, реєстри, путівники.