本圖書館前身乃「桃園縣立圖書館」，原為日治時期之新竹州立圖書館，創於民國十二年，至民國三十四年臺灣光復，日人將館務移交新竹州接管委員會接收，民國三十五年一月十一日，籌設「新竹縣立圖書館」，二月下旬，隨縣治由新竹遷移桃園鎮武陵里桃園區署內，民國三十九年縣治劃分後，隨縣名易為「桃園縣立圖書館」，民國七十二年七月文化中心成立，即併入文化中心為其中之一館組，積極推展圖書館業務，提昇服務品質，民國七十五年開始研議自動化工作，民國七十六年十二月採購「三邊公司」之編目及書目檢索系統於單機試用，民國七十七年七月完成三萬三千餘筆書目建檔民國七十八年四月啟用兒童室圖書之流通系統，同年十月全面自動化，民國102年2月21日，圖書館四樓閱讀空間改造工程完工啟用，營造更舒適、更好用的閱讀環境。民國103年12月25日，因本縣正式升格為直轄市，文化局成立二級機關「桃園市立圖書館」，本館成為總館。

※兒童室 　週三~週五 13:00~17:00 　週六~週日 8:30~12:00 13:00~17:00 ※開架閱覽室 　週三~週五 8:30~19:00 　週六~週日 8:30~17:00 ※參考室、個人視聽室 　週三~週日 8:30~12:00 13:00~17:00 ※期刊室 　週二 13:00~17:00 　週三~週五 8:30~19:00 　週六~週日 8:30~17:00 ※普通閱覽室 　週二~週五 8:00~21:00 ※週一、月末、民俗假日休館；國定假日開放，次日休館，但若逢例假日則照常開放。

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