La Biblioteca del MGSB és una de les més importants d'Espanya de les dedicades a la Paleontologia. Està especialitzada en els invertebrats fòssils, però també té una important representació de títols sobre vertebrats i plantes fòssils. La complementen obres de caràcter geològic, geogràfic i científic en general i un gran nombre de revistes i altres publicacions periòdiques especialitzades. 

En l'actualitat alberga gairebé 17.000 títols catalogats i unes 6.000 separades, que es poden buscar mitjançant un fitxer ordenat per ordre alfabètic de autors i un altre ordenat per matèries. En els títols catalogats s'inclouen les revistes i publicacions periòdiques. El fons és propi o fruit de les donacions i llegats de diferents persones. Es conserven les biblioteques del Dr. Almera, Bataller, Via, Calçada, Faura i Sans, Candel, etc. També disposa d' una cartoteca amb mapes topogràfics i geològics, principalment regionals. Per a la consulta de llibres i publicacions en general, hi ha habilitada una sala adjunta a la Biblioteca, amb el mateix horari de matins que el Museu.