Im Jahr 1904 wurde die Bibliothek in der heutigen August-Bebel-Straße 50a eröffnet. Die Führung durch das denkmalgeschützte Gebäude zeigt besondere Objekte, anhand derer die Geschichte der Leopoldina erläutert wird.

Die Leopoldina unterhält seit ihrer Gründung im Jahr 1652 ein Archiv und seit 1731 eine Bibliothek. In diesen beiden Einrichtungen wird das wissenschaftliche und kulturelle Erbe der Akademie aufbewahrt, gepflegt und der Forschung zugänglich gemacht. Den Kern des Archivs bilden die zum Großteil handschriftlichen Unterlagen der bislang über 7.600 Mitglieder, die in Matrikelmappen oder Nachlässen aufbewahrt werden. Zudem gibt es Porträt- und Medaillenbzw. Kunstsammlungen. Der Bibliotheksbestand reicht bis zum Beginn des 16. Jahrhunderts zurück. Zu den 280.000 Bänden gehört die seit 1670 herausgegebene älteste medizinisch-naturwissenschaftliche Zeitschrift der Welt.