Fue instituida por Carlos Alberto de Cerdeña en el año 1839 y actualmente conserva y protege cerca de 220 000 volúmenes, 4.500 manuscritos, 3.000 dibujos, 187 incunables y otros elementos como periódicos o mapas.

Los fondos derivan principalmente de las colecciones saboyanas.

Hasta finales de 2006 la Biblioteca era dirigida por Giovanna Giacobello Bernard.

Entre todos los objetos de esta colección, el más conocido es el Autorretrato de Leonardo da Vinci que se encuentra en un subterráneo del museo.

Se trata de una cámara blindada estudiada para resistir a los incendios, terremotos, además de los impactos de objetos aéreos del edificio.