La Biblioteca nasce da un lascito testmentario del naturalista Giovanni Battista Brocchi (1772-1826) il quale lasciò al Comune di Bassano, sua città natale, le sue collezioni naturalistiche e la sua biblioteca personale assieme ad una adeguata somma  per stipendiare il bibliotecario. La Biblioteca aprì al pubblico nel 1843, dopo aver trasferito la sua sede nel 1840 nei locali dell'ex Convento e Ospedale di San Francesco insieme con la pinacoteca comunale. Da allora l'istituto culturale incrementò nel corso del tempo il suo patrimonio documentario con molti altri legati, doni e acquisizioni. Da giugno 2011 la Biblioteca è stata trasferita nella nuova sede in Galleria Ragazzi del '99, munita di nuovi strumenti informatici e di ampi spazi studiati per accogliere un pubblico differenziato. Il consistente patrimonio librario, catalogato tramite il Servizio Bibliotecario Nazionale, è formato da una sezione moderna e da una antica che comprende tra l'altro 62 incunaboli e più di 1.400 cinquecentine. La Biblioteca conserva inoltre la raccolta epistolare di Bartolomeo Gamba e di Francesco Trivellini, gli epistolari dei Remondini, di Giovanni Battista Brocchi, Alberto Parolini, Giuseppe Jacopo Ferrazzi e il fondo Antonio Canova che comprende migliaia di lettere, manoscritti, taccuini e appunti del celebre artista.