Первое упоминание о библиотеке для сотрудников (научной библиотеке) встречается в «Отчете о работе музея с 1 октября 1929 года по 1 октября 1930 г. ». «Рабочая библиотека музея на 1/Х 1930 г. состояла из 38 №№, причем главная масса книг состояла из брошюрок и инструкций. Набора наиболее необходимых для работы книг в музее нет». Эта запись позволяет считать 1930 год годом основания научной («рабочей») библиотеки Кирилловского музея. 27 июля 1930 года в библиотеку музея поступает 101 издание из Центральной Кирилловской библиотеки. В основном это книги по истории, философии, краеведению, изданные в 1872 – 1914 годах. В январе 1931 года библиотека музея получает 40 изданий от Ленинградского областного бюро краеведения, а в ноябре этого же года около 10 изданий от Государственного Русского музея. Фонд научной («рабочей») библиотеки формировался очень медленно. В « Отчете районного краеведческого музея за 1943 год» читаем: «Имеется библиотека, включающая …сотни1 ½-2 экз. по истории, искусству, краеведению и т.п.». С 1954 года в библиотеке систематически ведется индивидуальный учет поступающих изданий в «Инвентарной книге»; фонд библиотеки на этот период составляет 626 экземпляров.
С середины 80-х годов научные работники музея стали активно выезжать на научные семинары, конференции, чтения и привозить для библиотеки литературу. В конце 80-х-начале 90-х годов в связи с инфляцией практически прекратилось финансирование на комплектование; и только после включения музея в Государственный Свод особо ценных объектов в 1997 году библиотека стала систематически приобретать необходимую литературу. Обязанности библиотекаря на общественных началах выполняли научные сотрудники, которые часто менялись и выполняли чисто механическую функцию хранения и выдачи книг. И только с ноября 1987 года библиотеку принял постоянный работник со специальным библиотечным образованием – Шумилова Неля Александровна. К этому времени фонд научной библиотеки составлял 7,5 тысяч экземпляров. Н.А.Шумилова провела огромную работу по систематизации, классификации и каталогизации всего библиотечного фонда.
Многие годы научная библиотека находилась в тесных и сырых помещениях. В конце 2001 года, после реставрации Братского корпуса библиотеке было отведено просторное, светлое и тёплое помещение, что позволило раскрыть фонд и сделать читальный зал. По специальному заказу были изготовлены стеллажи для книг и журналов, столы, кафедры выдачи, каталожный шкаф, книжные шкафы и витрины. С сентября 2001 года в штатное расписание музея-заповедника вводится должность заведующего библиотекой. С мая 2006 года по инициативе библиотеки Кирилло-Белозерский музей-заповедник становится членом Российской Библиотечной ассоциации.
