Knjižnica je osnovana 1855. godine , ali je s radom zapravo počela 18. kolovoza 1857. godine. Dobila je naziv Biblioteca Comunale Paravia prema prvom donatoru i osnivaču Pietru Alessandru Paraviji (1797.-1857.), rodom Zadraninu i sveučilišnom profesoru u Torinu.Prigodom posjete Zadru 1850. godine Paravia je odlučio rodnom gradu darovati svoju bogatu zbirku knjiga koja je trebala poslužiti kao jezgra buduće javne knjižnice. Po njegovoj želji Gradska općina namijenila je Knjižnici prostor u Gradskoj loži (slika 1, 2) na središnjem gradskom trgu. Prve je godine fond knjižnice sadržavao 18 000 svezaka knjižnične građe koja se prema pravilniku koristila samo u zgradi Knjižnice.
Osim građe koju je poklonio Paravia, nešto knjiga kupljeno je sredstvima zadarske općine, a znatan dio pristizao je u Knjižnicu darovima pojedinih zadarskih obitelji. Tako je do Drugog svjetskog rata knjižnični fond obogaćen s više privatnih zbirki knjiga poznatih zadarskih obitelji: Bianchi, Bernardi, Vuleta, Strmić, Ponte, Sanfermo, Artale, Tommaseo, Maddalena, Nagy, Ferrari-Cupilli, Battara, Negovetić, Pappafava…Fond Knjižnice rastao je iz godine u godinu, pa tako 1913. sadrži oko 40 000, a 1932. oko 60 000 jedinica knjižnične građe. Knjižnica ostaje u prostoru Gradske lože sve do 1938. godine kada je zbog nedostatka prostora preseljena u namjenski izgrađeno krilo nove zgrade Općine (slika 3). Fond knjižnice bio bi vjerojatno i bogatiji da u vrijeme talijanske uprave nije vođena restriktivna politika u nabavi građe. U Knjižnici, naime, nisu nabavljane knjige i periodika tiskana na hrvatskom jeziku, tako da do završetka Drugog svjetskog rata Knjižnica nije imala najveće i najstarije hrvatske i zadarske novine: Narodni list, Katoličku Dalmaciju, Hrvatsku krunu, Hrvatsku, Zviezdu, Iskru, Lovor i druge.

Godine 1941. talijanska uprava Knjižnice odnosi u Italiju, «na sigurno», 5 100 jedinica najvrjednije knjižnične građe, među kojima dio rijetkih knjiga (Judita iz 1521.), novine (Kraglski Dalmatin,1806-1810), sve inkunabule, rukopise i pergamene. Odnesena građa ostala je u Italiji sve do 1961. godine, kada je temeljem mirovnog ugovora između Italije i Jugoslavije vraćena Zadru. U vrijeme strahovitih razaranja Zadra od 1943. do 1944. godine Knjižnica je prestala s radom. Zgrada Knjižnice pretrpjela je oštećenja, ali je nije zadesila tragična sudbina gotovo cijelog grada, kada je stradala i najveća zadarska i dalmatinska javna knjižnica – knjižnica Zadarske gimnazije. Biblioteca Paravia je ponovno otvorena za javnost 14. listopada 1945. pod novim nazivom – Narodna biblioteka. U novootvorenoj Narodnoj biblioteci pored Naučnog odjela koji se sastojao uglavnom od fonda «Paravije», osnovan je i Posudbeni odjel sa skromnim fondom od 992 sveska knjiga koji se ubrzo razvio zahvaljujući brojnim knjigama prikupljenim ispod ruševina grada. Narodna biblioteka se početkom 1949. godine razdvaja u dvije samostalne ustanove: Naučni odjel postaje Naučna biblioteka i nastavlja samostalno djelovati u postojećim prostorima, a Posudbeni odjel prerasta u Gradsku biblioteku koja je tada smještena u zgradu Doma kulture (Kneževa palača).

Naučna biblioteka dolazi u nadležnost Komiteta za naučne ustanove, sveučilišta i visoke škole pri Vladi Narodne Republike Hrvatske koji je 1949. godine donio odluku da se ovoj Knjižnici dostavlja obvezni primjerak svih tiskovina s područja Hrvatske. Knjižnica je fond obogatila i privatnim knjižnicama uvaženih građana: akademika Ivana Brčića, obitelji Modrić, Jakova Čuke, dijelom knjižnice Marasović iz Skradina, knjigama obitelji Erco, Marcelić-Miletić i drugih.
Godine 1956. u Zadru je otvoren Filozofski fakultet, između ostaloga i zbog bogatog fonda Naučne biblioteke. Odlukom Savjeta za kulturu Narodnog odbora Općine Zadar iz 1962. godine Naučna biblioteka određena je za matičnu knjižnicu Općine Zadar, a 1976. godine Savjet za biblioteke Hrvatske povjerio je Naučnoj biblioteci matičnu službu za knjižnice viših i visokih škola, znanstvenih i kulturnih institucija, te knjižnice spomeničkog značaja (Kaptolska, Sjemeništa «Zmajević», sv. Mihovila, sv. Frane, sv. Pavla Pustinjaka na Školjiću…)

Uslijed velikog rasta fonda kao i priliva studenata šezdesetih godina gradske su vlasti odlučile Naučnu biblioteku preseliti u adaptiranu zgradu bivše austrijske vojarne izgrađenu 1848. godine. U nove prostore Knjižnica useljava 4. siječnja 1972. godine (slika 4). Fond Knjižnice i dalje ubrzano raste, i to najvećim dijelom obveznim primjerkom (75 %), zatim darovanim publikacijama, kupnjom i nešto malo razmjenom. Zbog svog općeznanstvenog karaktera Naučna biblioteka 1990. godine postaje pridružena članica Sveučilišta u Splitu, a 1992. godine mijenja svoj naziv u Znanstvena knjižnica.
Tijekom Domovinskog rata Knjižnica je u dva navrata stradala, u listopadu 1991. kada je direktno pogođena s desetak granata i u svibnju 1992. godine. U bombardiranju je uništena kompletna računalna oprema, radne prostorije knjižničara (slika 5) kao i građa koja se tamo zatekla, a oštećeno je i krovište zgrade. Ukupna ratna šteta procijenjena je na iznos od 200.000 EUR. Usprkos neposrednoj ratnoj opasnosti i oštećenjima zgrade, Knjižnica je tijekom cijelog Domovinskog rata bila na usluzi korisnicima. 1995. godine dodijeljena joj je nagrada Grada Zadra za «zapažene uspjehe na polju znanosti i kulture».

Knjižnica prati suvremene trendove razvoja struke i nastoji korisnicima omogućiti brže i bolje pretraživanje svojih fondova putem elektroničkog kataloga u koji se unosi građa od rujna 2000. godine. Osim online kataloga korisnicima su na raspolaganju i abecedni, stručni i specijalni katalozi. Putem Interneta omogućeno je i pretraživanje fondova umreženih hrvatskih kao i stranih knjižnica.
Kontinuirano od 1994. godine Knjižnica priređuje godišnju izložbu «Izdavaštvo na zadarskom području» koja brojem i bogatstvom naslova svjedoči o živom nakladništvu na ovom području.

Znanstvena knjižnica u Zadru kao čuvarica bogatog kulturnog naslijeđa, koje seže od srednjovjekovnih rukopisa, preko inkunabula i prvotisaka zadarskih i hrvatskih humanista, pa do ostale raritetne i vrijedne građe, nastoji ponuditi svojim korisnicima sva knjižnično-informacijska dostignuća, te dati svoj doprinos tritisućljetnom postojanju grada Zadra, Zadarskoj županiji i cijeloj Hrvatskoj kao dijelu europske kulturološke obitelji.