Założycielami kolekcji byli – w II poł. XVIII w. wieku - księstwo Adam Kazimierz i Izabela z Flemingów Czartoryscy. W należącym do nich Pałacu Błękitnym w Warszawie mieściła się biblioteka, która w 1770 roku liczyła już 1645 druków i rękopisów. Po 1783 roku Czartoryscy przenieśli swą siedzibę do Puław dokąd trafiła również kolekcja biblioteczna.
We wzniesionej tu Świątyni Sybilli, wśród zgromadzonych eksponatów, prezentowane były także druki i rękopisy. W tym czasie zbiory były systematycznie powiększane dzięki staraniom księcia Adama Jerzego Czartoryskiego, który pragnął, aby zbiory puławskie służyły jako warsztat naukowy do badań nad historią i literaturą ojczystą. W 1818 roku zasób biblioteczny został wzbogacony o niezwykle cenną tzw. Bibliotekę Porycką, którą książę zakupił od wdowy po Tadeuszu Czackim. Biblioteka puławska w czasie swojego funkcjonowania do 1830 roku udostępniała swe zbiory na miejscu oraz wypożyczała na zewnątrz przyjezdnym Czytelnikom.

Złoty okres puławski zakończył się wraz z klęską powstania listopadowego. W celu ratowania kolekcji podjęto wówczas decyzję o ewakuowaniu biblioteki poza granice zaboru rosyjskiego. Największa jej część trafiła do Sieniawy, inne - do siedzib spokrewnionych i zapr­zyja­źnio­nych­ rodzin. Po osiedleniu się Adama Jerzego Czartoryskiego w Paryżu w 1834 roku rozpoczęto sprowadzanie tu zbiorów bibliotecznych. Proces ten odbywał się etapami i nigdy nie zakończył się. Niepewna sytuacja polityczna w Europie, wojna francusko-pruska w 1870 roku oraz walki w czasie Komuny Paryskiej, spowodowały bezpośrednie zagrożenie dla zbiorów znajdujących się w Hotelu Lambert i wpłynęły na podjęcie decyzji o przewiezieniu zbiorów do Krakowa. Misję tę realizował syn Adama Jerzego – książę Władysław. Jego celem było utworzenie instytucji o charakterze narodowym, pełniącej rolę skarbnicy pamięci narodowej i przypominającej o utraconej niepodległości.

Władze miasta Krakowa, przychylne inicjatywie Księcia, przekazały na rzecz powstającego muzeum dawny Arsenał miejski wraz z przylegającą częścią murów przy Bramie Floriańskiej. Książę z własnych funduszy dokupił dalsze budynki, które po latach utworzyły jeden kompleks muzealno-biblioteczny.
W 1876 roku nastąpiło uroczyste otwarcie Muzeum, którego Biblioteka stała się integralną częścią. W latach 1898-1945 biblioteka i muzeum były utrzymywane przez Ordynację Sieniawską zgodnie ze statutem ustanowionym przez Władysława Czartoryskiego. Po II wojnie światowej, od 1950 roku zbiory biblioteczne i muzealne przeszły pod zarząd państwa i zostały włączone do Muzeum Narodowego w Krakowie, jako depozyt.

W latach 1958-1960 został wzniesiony przy ul. Św. Marka 17 nowy gmach Biblioteki, do którego wkrótce przeniesiono zbiory biblioteczne. W następstwie tej zmiany Biblioteka rozpoczęła swój samodzielny byt stając się oddziałem Muzeum Narodowego w Krakowie. W 1991 roku książę Adam Karol Czartoryski powołał Fundację Książąt Czartoryskich, która stała się prawnym właścicielem zbiorów.

29 grudnia 2016 roku, w wyniku podpisanych umów, cała kolekcja Książąt Czartoryskich przeszła na własność Skarbu Państwa, a następnie została przekazana Muzeum Narodowemu w Krakowie "w celu zabezpieczenia, wieczystego oraz niepodzielnego zachowania oraz dalszego publicznego udostępniania"