Наукова бібліотека ім. М. Максимовича є науково-освітнім, інформаційним та соціокультурним центром Університету та однією з з найстаріших і найбільших бібліотек Києва.

З перших днів існування Університету Святого Володимира, офіційно відкритого 15 липня 1834 р., бібліотека розташовувалась у його приміщеннях. У період від червня 1835 р. до кінця 1843 р. книгозбірня перебувала в орендованому Університетом двоповерховому будинку купця Бухтєєва на Печерському форштадті (вул. Гейсівська, нині – Левандовська), де займала 8 кімнат нижнього поверху, 7 з яких призначались для книг і одна для доглядача. Вже під час зведення Головного (Червоного) університетського корпусу, спроєктованого В. Беретті, окремі з його приміщень було спеціально відведено під бібліотеку.

Основу бібліотеки як обов’язкового підрозділу Університету, згідно з його Статутом, ухваленим у 1833 р., склали книжкові фонди Кременецького колегіуму єзуїтів, згодом Кременецького ліцею – навчального закладу університетського рівня. Ці фонди сформувалися завдяки пожертвам і закупівлям багатьох осіб, зокрема Т. Чацького, який придбав для ліцею зібрання книжок (15 680 томів) останнього польського короля Станіслава ІІ Августа Понятовського, а також інших представників аристократії. Так звана Кременецька колекція, що налічувала 34 378 томів (у тому числі, близько 1,5 тис. інкунабул), а також багато картин, скульптур, нумізматичне зібрання, у 1833 р. була переміщена до новоствореного Київського університету. Перший ректор Університету М. Максимович доклав чимало зусиль для облаштування колекції на новому місці.

Упродовж тривалого часу бібліотека Університету Святого Володимира  за обсягом, науковою та історико-культурною цінністю була серед кращих в Російській імперії і найбільшою на теренах України. Перші керівники університетської бібліотеки – П. Ярковський (1834–1845) та О. Красовський (1845–1865), заклали основи систематизації книжкового зібрання. У 1859 р. в бібліотеці було відкрито професорський лекторій (перша читальна зала), в 1863 р. – студентський відділ бібліотеки (його фонд складав приблизно 10 тис. томів книг). Фонди університетської книгозбірні постійно поповнювались за рахунок передавання та придбання цілісних приватних бібліотек, книжкових колекцій, окремих дарів, бібліотек розформованих навчальних закладів. Фонд комплектувався виданнями з різних галузей знань, з урахуванням запитів викладачів та студентів, а також курсів лекцій, що читалися в Університеті. При К. Царевському, третьому університетському бібліотекареві (1865–1894 рр.), було завершено опис книг, укладено систематичний каталог фонду. Щорічно друком виходив каталог нових надходжень.

Із розбудовою Університету, збільшенням кількості студентів, зі зростанням кількості книг, приміщення для них ставало тісним та незручним для користування. Тому вже з кінця ХІХ ст. Радою Університету неодноразово ставилося питання про зведення для Бібліотеки окремої спеціальної будівлі. В 1890-х рр. було розроблено і представлено Міністерству народної освіти проєкт будинку бібліотеки, один з яких був схвалений Радою професорів, проте не був затверджений Міністерством народної освіти через брак 300 тис. крб, необхідних для будівництва.

У 1894–1928 рр. бібліотекою керував видатний історик, бібліограф та картограф В. Кордт. За його керівництва мали місце декілька спроб спорудження будівель університетської бібліотеки. Так, будинок, спроєктований у 1900 р. за зразком бібліотеки в м. Лейпциг, мав бути розміщений в Ботанічному саду, навпроти Володимирського собору. Цей проєкт був представлений Раді Університету 29 травня 1901 р., яка ухвалила його і зверталася з клопотанням перед Міністерством народної освіти щодо фінансування його будівництва, однак безуспішно.

Водночас ситуація зі збереженням книг у будівлі Університету Святого Володимира все більше ускладнювалася, тому проблема побудови для бібліотеки спеціального приміщення залишалася гострою. Влітку 1909 р. архітектор В. Осьмак та директор університетської бібліотеки В. Кордт їздили у відрядження до м. Дармштадт (Німеччина), де ознайомились із новітніми досягненнями у справі бібліотечних технологій – щойно обладнаною будівлею Гессенського технічного університету. В листопаді 1910 р. В. Осьмак представив Правлінню Університету новий проєкт бібліотечної споруди. Вже 29 грудня 1910 р. цей проект із зауваженнями було схвалено Будівельним комітетом Міністерства народної освіти. Оновлений проєкт будинку бібліотеки був готовий вже у травні 1911 р. На той час бібліотека нараховувала вже майже 400 тис. томів. Місцем розташування будинку бібліотеки було обрано південний двір університетської садиби, для чого було зруйновано старі цегляні будівлі переважно господарчого призначення, що розташовувались на цьому місці. Керівництвом Університету також наголошувалось і на естетичній стороні справи, керуючись принципом, що будівля бібліотеки, яка буде збудована поруч з головним фасадом Університету, повинна за своїми архітектурним стилем відповідати йому.

Після низки повторних клопотань до Міністерства, Університету вдалося отримати кредит на будівництво в сумі 434 тис. 351 крб, за рахунок скорочення обсягів книгосховищ. Виконавець робіт зобов’язувався до 15 жовтня 1914 р. здійснити земляні, кам’яні та інші необхідні роботи. Проте Перша світова війна ускладнила їхнє виконання й вони були завершені лише у жовтні 1916 р. В умовах військового часу зросла вартість будівельних матеріалів, тому вже на початку спорудження стало зрозумілим, що кошторисної суми для будівництва не вистачить, тому будівництво було на деякий час пригальмовано.

У період національно-визвольної боротьби 1917–1921 рр., перманентних змін влади та воєнних дій, бібліотека продовжувала розташовуватись у приміщенні Головного корпусу Університету (з 1920 р. – Київського інституту народної освіти (КІНО). Впродовж наступних років вона зазнала істотних перетворень. Так, 21 листопада 1925 р. Президія Укрнауки (підрозділ Наркомату освіти) прийняла рішення про передачу бібліотеки КІНО до Всенародної бібліотеки України (ВБУ, нині – Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського) та добудову для неї бібліотечного корпусу. До ВБУ відійшов головний книжковий фонд, здебільшого «фундаментальної бібліотеки» (500 тис. назв, колекційні видання, рукописи, у т. ч. Кременецька колекція), а також частина бібліотечного майна. За підсумками реорганізації в бібліотеці Університету залишилось близько 120–130 тис. томів (переважно навчальної літератури). У 1930-х рр. у зв’язку з поліпшенням фінансування фонди бібліотеки почали  зростати. 

Вже в 1932 р. розпочалось будівництво нового навчального корпусу по вул. Короленка (нині – Володимирській), з правого боку від основної університетської будівлі. На спорудження приміщення, яке планувалось використовувати для організації навчального процесу гуманітарних факультетів, урядом було асигновано 3 млн крб. Тим часом у 1933 р. урядовим рішенням було відновлено діяльність Київського державного університету (замість ліквідованого КІНО). Книжковий фонд, який залишився в Університеті після передачі основної його частини ВБУ, розміщувався, як і раніше, у різних приміщеннях Головного навчального корпусу Університету.

Будівництво нового корпусу було завершене 2 вересня 1940 р. Нині будівля бібліотеки загальною площею 5 321 м2 є пам’яткою архітектури і містобудування. Цей будинок, так само зведений за проєктом В. Осьмака, згідно з задумом архітектора отримав форму, ідентичну до будівлі колишньої університетської бібліотеки. Завдяки цьому, три споруди утворили класичний ансамбль, домінуюча роль у якому належить створеному В. Беретті Головному університетському корпусу. В новозбудованому корпусі, розрахованому на 24 аудиторії, були розміщені історичний і філологічний факультети та читальні зали університетської бібліотеки. На той час її фонд становив понад 1 млн томів. Згідно з наказом народного комісара освіти УРСР від 30 грудня 1940 р., бібліотека набула статусу наукової. У її структурі було виділено загальний відділ, відділ комплектування та книгообліку, відділ опрацювання літератури, відділ монографічної літератури (фундаментальний), відділ періодичної літератури та консультаційно-бібліографічне бюро. Окрім того, в бібліотеці існували кабінети спеціальної літератури восьми факультетів.

Під час Другої світової війни бібліотека, як і Університет, продовжувала працювати. Всього тут були зайняті 6 осіб, основною метою діяльності яких було збереження книжкових фондів. Однак значну частину фонду було втрачено, у тому числі, через вивезення окупантами найбільш цінних видань. Ще близько 1 млн 200 тис. томів (з урахуванням звезених з інших книгозбірень) було знищено під час пожежі в головному корпусі Університету 5 листопада 1943 р.

Бібліотека відновила свою роботу в січні 1944 р. Тоді було обладнано наукову читальню на 80 місць та читальню для студентів на 115 місць. Згідно з даними звіту про навчальну роботу за 1944–1945 навчальний рік, на той час бібліотека займала 25% аудиторної площі гуманітарного корпусу університету. Станом на 1948 р. фонд бібліотеки нараховував вже 330 тис. 851 том. 

На середину 1960-х рр. університетська бібліотека підтримувала книгообмін із 340 організаціями з 42 зарубіжних країн. Особливо тісні контакти склалися з Науковою бібліотекою Ягеллонського університету в м. Краків. У 1983 р. було засновано відділ рідкісних книг та рукописів, у фонді якого було зосереджено унікальні рукописні та стародруковані книги з кінця XV ст. до 1830 р., а також інші рідкісні та цінні видання. На середину 1980-х рр. у бібліотеці налічувалося вже понад 3 млн одиниць зберігання. 

Ще з дореволюційних часів вчені Київського університету були відомі як творці оригінальних наукових шкіл і напрямів. Рік у рік кількість їх наукових видань – монографій, підручників, посібників – зростає. Всі вони в бібліотеці виділені в окрему колекцію наукових праць університетських авторів, яка налічує понад 12 тис. назв. Значну частину становлять книги з автографами вчених – вихованців університету. 

Після здобуття Україною незалежності розпочалась нова сторінка в історії університетської бібліотеки. У 1994 р. Науковій бібліотеці присвоєно ім’я першого ректора Університету М. Максимовича. Відповідно до наказу Міністерства освіти і науки України від 20 січня 2005 р., на Наукову бібліотеку ім. М. Максимовича було покладено обов’язки методичного центру бібліотек університетів, академій та інститутів України з метою вдосконалення методичного керівництва бібліотеками закладів вищої освіти.

10 листопада 2021 р. рішенням Кабінету Міністрів фонд стародрукованих, рідкісних та цінних книжкових зібрань Наукової бібліотеки ім. М. Максимовича Київського національного університету імені Тараса Шевченка внесено до Державного реєстру наукових об’єктів, що становлять національне надбання України.