La Bibliothèque de l'Arsenal est installée en 1757 à l'Arsenal par le marquis Antoine-René de Voyer de Paulmy d'Argenson, bailli de l’Artillerie, dans le bâtiment principal, aujourd'hui seul conservé, du site militaire fondé en 1512 par Louis XII. Elle fut acquise en 1785 par le comte d’Artois mais le marquis de Paulmy en garda la jouissance et la possibilité de l'enrichir jusqu'à sa mort. En 1791, suite à l'émigration du Comtes d'Artois, la bibliothèque est confisquée et mise sous scelléet déclarée Bibliothèque nationale. Son emplacement parut d’abord commode pour y déposer les archives de la Bastille démantelée, puis elles furent rejointes par de nombreuses œuvres remarquables confisquées aux grandes abbayes parisiennes. En 1793, Le nombre de volume de la bibliothèque est estimé à 190 000 volumes.Elle est déclarée Bibliothèque nationale et publique le 9 floréal an V (28 avril 1797). En 1884, le fonds de la Bibliothèque est clôs et un nouveau fonds est créé.
Intégrée à la réunion des bibliothèques nationales en 1926, la bibliothèque de l’Arsenal fut rattachée en 1934 à la Bibliothèque Nationale