Il nucleo più antico della biblioteca è costituito dalla raccolta formatasi presso l’ex Museo civico, oggi Museo Nazionale di San Matteo. Tale collezione comprendeva, oltre al patrimonio bibliografico dell’Accademia di Belle Arti (soppressa nel 1878), il materiale acquistato e donato al Museo a partire dalla direzione di Augusto Bellini Pietri (1904).

Un secondo nucleo si formò a partire dalla fine degli Anni ’20, quando vennero istituiti da Mario Salmi e Matteo Marangoni il Gabinetto e la Biblioteca di Storia dell’arte dell’Università di Pisa. La raccolta bibliografica fu poi notevolmente ampliata a partire dal 1950, con la fondazione da parte di Carlo Ludovico Ragghianti, dell’Istituto di Storia dell’arte, divenuto infine Dipartimento di Storia delle arti.

Dal dicembre 2001 (costituzione del Centro di biblioteca di Storia delle arti) la Biblioteca ha acquisito una propria autonomia amministrativa e gestionale rispetto al Dipartimento di Storia delle arti, pur mantenendo ovviamente il ruolo di struttura al servizio della didattica e della ricerca per gli ambiti disciplinari di pertinenza. Dal 21 settembre 2011 la Biblioteca è stata trasferita, dalla sua storica sede presso il Museo nazionale di San Matteo, nella nuova e più ampia sede attuale, al piano terra del cosiddetto Polo Ex-Guidotti, tra Via Trieste e Via Nicola Pisano, dove la collezione bibliografica, che nel frattempo aveva continuato ad arricchirsi costantemente, ha trovato una sistemazione più consona alle esigenze di spazio sempre crescenti.

Dal 2013, assieme alle altre 4 biblioteche di area umanistica (LM1, LM2, ANT, FIL), la Biblioteca di Storia delle arti è entrata a far parte del Polo bibliotecario 6 (Umanistico).

Ad oggi, il patrimonio della Biblioteca copre i settori disciplinari delle arti figurative (pittura, scultura, architettura, arti decorative), dello spettacolo (cinema, televisione, teatro), dell'urbanistica e della tutela dei beni culturali.