1958年7月，杭州市图书馆成立。

1961年5月，杭州市图书馆改名为杭州图书馆。

1963年，接受浙江图书馆下放的儿童阅览室，成立杭州图书馆儿童分馆。

1990年1月，杭州图书馆正式成立流动图书馆。

2003年，杭州图书馆加入国际国联成员馆。

2008年10月，杭州图书馆新馆在钱江新城落成。

2010年，杭州图书馆被国务院确定为第二批“全国古籍重点保护单位”。

2018年5月，杭州图书馆被评定为国家一级图书馆。

2019年11月，《国家级非物质文化遗产代表性项目保护单位名单》公布，杭州图书馆获得“西湖传说”项目保护单位资格。

2022年5月13日下午，杭州图书馆宋韵分馆揭牌仪式暨宋韵文化体验活动在乾嘉书房举行。这也是杭州图书馆第29家主题分馆。

2022年11月，入选浙江省省文化和旅游厅公布的第一批浙江省公共文化国际交流基地和项目名单。

2024年8月，杭州图书馆运河主题分馆开放运行，开放时间为每天10点半到晚上7点半。

2025年5月11日，中国盲文图书馆杭州图书馆支馆揭牌。