Die Bibliothek wurde 1691 durch Herzog Wilhelm Ernst gegründet und gehört seit dem 18. Jahrhundert zu den bekanntesten Bibliotheken Deutschlands.

Die Herzogin Anna Amalia Bibliothek ist ein Forschungszentrum für europäische Kultur- und Literaturgeschichte. Sie bewahrt literarische Zeugnisse vom 9. bis zum 21. Jahrhundert als Quellen der Kulturgeschichte und der Forschung auf, erschließt sie nach formalen und inhaltlichen Gesichtspunkten und stellt sie zur Benutzung bereit.

Insgesamt gehören 1 Mio. Einheiten zum Bibliotheksbestand. Da ihr Profil durch das Bildungskonzept der Zeit um 1800 am stärksten geprägt und ihre Sammlungen aus dem Zeitraum 1750 bis 1850 besonders dicht sind, bildet die Epoche von der Aufklärung bis zur Spätromantik den Arbeitsschwerpunkt der Bibliothek.

Zum Bestand des Hauses gehört eine einzigartige Bibelsammlung. Herzstück dieser wiederum ist eine prachtvolle Lutherbibel aus dem Jahre 1534. Kostbar ist auch das in hellem Schweinsleder gebundene Stammbuch von Heinrich Kohlhans mit Autographen u. a. von Martin Luther und Nikolaus von Amsdorf. 

Im September 2004, kurz bevor die lange geplante Sanierung beginnen sollte, wurden durch einen Schwelbrand im Dachstuhlbereich die beiden oberen Stockwerke des Hauses völlig zerstört. Das beschädigte historische Bibliotheksgebäude mit dem berühmten Rokokosaal ist seit Dezember 2007 für Besucher wieder geöffnet. 50.000 Werke sind durch das Unglück jedoch unwiederbringlich zerstört.

Das historische Bibliotheksgebäude mit seinem berühmten Rokokosaal ist Teil des UNESCO Welterbes „Klassisches Weimar“, das als einzigartiges Zeugnis der Kulturepoche Weimarer Klassik die herausragende Rolle Weimars als Geisteszentrum im späten 18. und frühen 19. Jahrhundert widerspiegelt.