Historia Biblioteki wiąże się ściśle z historią Instytutu. Za początek jej działalności uznać należy r. 1891, kiedy to oficjalnie wydzielono z ogólnej Biblioteki Akademii Umiejętności księgozbiór przyrodniczy. Trzy lata później Komisja Fizjograficzna zakupiła cenny księgozbiór Antoniego Wagi - starodruki (głównie XVIII-wieczne, lecz również wcześniejsze, w tym kilka z XVI w.) i współczesne mu, XIX-wieczne dzieła zoologiczne. Wśród nich jest wiele cymeliów i prawdziwy rarytas – pochodzący z przełomu XVIII i XIX w. rękopis Karola Perthéesa (kartografa króla Stanisława Augusta, i jednocześnie entomologa-amatora) „Catalogue de ma collection”.
Biblioteka gromadzi i przechowuje zbiory (książki, czasopisma i odbitki) z zakresu zoologii. Głównie są to publikacje dotyczące systematyki i filogenezy kręgowców (w szczególności ssaków, ptaków, gadów i płazów) i bezkręgowców (przede wszystkim owadów i ślimaków) oraz dziedzin pokrewnych – ewolucji, ekologii, zoogeografii. Gromadzone są również wydawnictwa związane z zoologią doświadczalną: cytogenetyką, kariosystematyką i biologią molekularną.
Podstawą gromadzenia jest wymiana (obecnie ok. 300 kontrahentów z ponad 40 krajów). Z tego źródła pochodzą przede wszystkim czasopisma. Wiele książek pochodzi z zakupu i darów. Biblioteka gromadzi również wszystkie publikacje pracowników ISEZ.
Bardzo cennym niedawnym nabytkiem, stanowiącym zbiór wydzielony, jest liczący kilkanaście tysięcy pozycji księgozbiór prof. Kazimierza Kowalskiego obejmujący odbitki i książki o tematyce paleontologicznej.
Biblioteka posiada jeden z największych w Polsce księgozbiorów w dziedzinie zoologii, który obejmuje łącznie blisko 109 tys. pozycji (nie licząc księgozbioru prof. Kowalskiego), w tym prawie 54 tys. książek i odbitek oraz ponad 53 tys. woluminów czasopism. Pozostałą część stanowią zbiory specjalne, wśród nich 539 woluminów starodruków (stan w grudniu 2013).