平鎮分館成立於民國64年，期間不斷調整設施、充實設備以提供良好的環境及服務，期能促進讀書風氣，推廣社教、弘揚文化。原址位於平鎮市振興7號，館舍老舊、空間狹小，民國91年社教文化大樓完工，遂於91年10月19日正式遷入新館右側，其中二樓為書庫、三樓為閱覽室。 93年8月一樓兒童圖書室完工，為兒童提供一絕佳之閱讀場所。
105年進行閱覽空間改善工程，將右側兒童室重新整修為節節車廂造型，右側二、三樓整合為館藏區，增加館藏空間，左側三樓改為筆電區、自修室供讀者利用。
另館內有演藝廳、長青學苑、文化館、會議室、戶外舞台、藝文走廊、老人會館等空間。上述空間除本館自行使用外，以舉辦相關學術、社教、藝文及重大慶典活動之機關、學校、人民團體或個人者，得申請使用本場所。
因本縣於103年12月25日正式升格為直轄市，本館自即日起更名為「桃園市立圖書館平鎮分館」。

一、一樓為兒童圖書室、文化館、演藝廳。 

二、二樓為期刊閱報區、個人視聽室、書庫、上網區。

三、三樓為行政辦公室、書庫、無線上網筆電區、自修閱覽室、研習教室。

三樓 自修室
週二－週日 8:30-21:00
週日－週一 8:30-17:00

一樓 文化館
週一－週日 09:00-16:00（中午休息1小時）

二、三樓圖書室、一樓兒童室
週二－週日 8:30-21:00
週日－週一 8:30-17:00
流通暨臨櫃服務在閉館前30分鐘停止受理。

【休館日】國定假日及每月最後一週星期四（清潔日）