Основана в 1891 году, первые 500 томов книг библиотеки подарены Принцем А.П.Ольденбургским из личной библиотеки. Главную ценность библиотеки составляют книжный и журнальный фонды, насчитывающие около полумиллиона единиц хранения. Первоначально библиотека размещалась в одной из аудиторий деревянного особняка, располагавшегося на месте современного Павловского отдела. К 1913 году библиотека занимала 7 проходных комнат, коридор и требовала расширения. В 1910 году Институт получил от С.Н.Виноградского пожертвование в размере 40тыс. рублей на постройку здания библиотеки. Эти деньги летом 1911 года были использованы для осуществления проекта придворного архитектора ГИ-Люцедарского, здание под его руководством закончили летом 1913 года. Для украшения входа тогдашний директор Института В.В.Подвысоцкий перевез из Дрездена майоликовый портал, украшавший вход в русский павильон Гигиенической Выставки. Майолика выполнена в мастерской известного керамиста Петра Ваулина, возможно, по рисункам Врубеля. Подобная майолика украшает соборную татарскую мечеть в Петербурге, ее секрет утрачен. К сожалению, майолика сохранилась не полностью, в 20-е годы были сняты изображения двуглавого орла и двух архангелов над входом, сбиты 2 мраморные доски, установленные при освящении нового здания в день празднования 300-летия дома Романовых. Размеры хранилища при строительстве рассчитывались таким образом, чтобы вместить 60 000 книг, т.к. к 1914 году их насчитывалось более 25 000, т.е. с запасом на 25 лет. Предполагалось, что со временем хранилище можно будет надстроить. Комплектование фонда происходило разными путями, в частности, из магазина Риккера, книги для отбора привозили в ящиках, а в магазин отсылали список отобранной литературы. В 1913 году количество периодических изданий, покупавшихся библиотекой, было свыше 200, из них до 100 - иностранных. Кроме того, значительное количество изданий получали в обмен на издававшийся Институтом "Архив биологических наук". В настоящее время библиотека насчитывает около 500 тысяч единиц хранения. Часть книг получена в дар от различных учреждений, а также из личных библиотек И.П.Павлова, С.М.Лукьянова, И.И.Ускова, В.В.Подвысоцкого, В.П.Михайлова, М.В.Войно-Ясенецкого, коллекции антикварных книг библиотеки Гольдберга. В антикварном фонде хранятся тибетские и китайские рукописи по медицине, письма Луи Пастера, коллекция уникальных изданий XVI - XVIII веков (самая старая книга издана в 1551г.); собрание опубликованных диссертаций Военно-медицинской академии, многих русских и иностранных университетов, докторские и кандидатские диссертации, защищенные в Ученом совете Института; богатое собрание справочно - библиографических и информационных изданий. Ряд основных журналов по медицине и ее теоретическим основам представлены в библиотеке полностью, начиная с первого тома. Научная библиотека ИЭМ является депозитарием, она отнесена к числу библиотек, имеющих исторически сложившиеся уникальные фонды большой научной и культурной ценности.