Научная библиотека ПетрГУ организована на базе библиотеки Карельского педагогического института в 1940 году. Во время Великой Отечественной войны почти весь фонд (60 тыс. экземпляров) погиб. Возрождение библиотеки началось сразу же после возвращения университета из эвакуации.

Небольшой коллектив (директор О. А. Кадлубовская, сотрудники З. Н. Доброхотова и Л. М. Ярвинен) при участии студентов и преподавателей собирал оставшиеся книги в подвалах разрушенного здания университета, оформлял каталоги, создавал учебный абонемент. В 1945 году СНК СССР выделил средства для комплектования книжного фонда, благодаря чему удалось приобрести ценные довоенные издания в букинистических магазинах Ленинграда. Большую помощь в пополнении библиотеки оказали Государственный фонд РСФСР, вузы Ленинграда, Москвы, Тарту и др. городов. Библиотеке подарили часть своих книг ученые университета: Д. В. Бубрих, С. В. Герд, Е. А. Веселов, К. Д. Митропольский, П. А. Лупанов, Г. В. Попов, М. А. Тойкка, М. Г. Ударцева и др. К началу 1947 года книжный фонд библиотеки увеличился до 55 тыс. экземпляров. В 1947 году библиотека получила право на платный обязательный экземпляр по профилю университета, что позволило начать плановое комплектование фонда. С 1948 года она начала обмен изданий университета на аналогичные издания других вузов и научных учреждений. Сейчас Научная библиотека ПетрГУ - крупнейшая в Республике Карелия. Фонд ее составляет 1 931 756 единиц хранения, в т.ч. 155 976 - литература на иностранных языках. В 1965 году в новом корпусе медицинского факультета было выделено помещение для факультетской библиотеки с книгохранением на 100 тыс. книг, читальным залом на 120 мест и абонементом. В 1979 году библиотека получила дополнительную площадь для учебной библиотеки экономического факультета и для книгохранения в главном корпусе университета. В 1992 году в НБ ПетрГУ началась работа по автоматизации основных библиотечных процессов, по формированию электронного каталога. В библиотеке была внедрена АИБС "МАРК" (НПО "Информсистема"). Совместно с РЦ НИТ ПетрГУ библиотека участвует в разработке библиотечно-информационной системы "Фолиант". С 1995 г. электронный каталог представлен в Интернет В 2000 году отдел учебной литературы переехал в учебный корпус № 2 (ул. "Правды",1). В этом же году организован отдел юридической литературы (наб. Гюллинга,11). В 2004 г. отдел переехал в новое помещение на ул. Ломоносова, 65. В 2002 г. организован отдел политической и социальной литературы (пр. А. Невского, 8). В 2013 году согласно приказу Министерства образования и науки Российской Федерации № 80 от 11 февраля 2013 года "О реорганизации федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" и федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Карельская государственная педагогическая академия" произошло объединение Научной библиотеки КГПА с Научной библиотекой ПетрГУ. Научная библиотека ПетрГУ является одним из ведущих структурных подразделений вуза, обеспечивающих литературой и информацией учебно-воспитательный процесс и научные исследования, центром распространения знаний, а также методическим центром для библиотек высших и средних специальных учебных заведений Республики Карелия. Общее методическое руководство библиотекой осуществляется Центральной информационно-библиотечной комиссией при Министерстве образования и науки Российской Федерации, зональным центром - Научной библиотекой СПбГУ. Много сил и знаний отдала библиотеке ее директор, заслуженный работник культуры Республики Карелия Вера Степеновна Клодт, которая проработала здесь 35 лет. С 1985 года директор библиотеки - Отливанчик Марина Петровна.