La biblioteca trae la sua origine storica nella collezione libraria degli Estensi, la famiglia che resse il ducato di Ferrara prima e quello di Modena e Reggio poi.
Quando gli Estensi dovettero riconsegnare Ferrara allo Stato della Chiesa, riuscirono ad ottenere di poter trasferire, insieme agli altri beni familiari, come la quadreria, la biblioteca a Modena, divenuta capitale del ducato nel 1598. Da allora la consistenza della biblioteca ricominciò ad accrescersi. Dopo il periodo napoleonico, i duchi asburgo-estensi (o, come spesso sono chiamati, d'Austria-Este) continuarono ad accrescere la biblioteca, che dopo l'Unità d'Italia assorbì la Biblioteca universitaria. Nel 1995 i due istituti vennero fusi anche dal punto di vista amministrativo nella "Biblioteca Estense universitaria", organo periferico del Ministero per i beni e le attività culturali.
La mostra permanente espone libri miniati di eccezionale interesse come la Bibbia di Borso d'Este in due volumi, con miniature di Taddeo Crivelli (1455-1461). Altri preziosi codici miniati, cinquecentine, manoscritti musicali sono esposti a rotazione o in occasione di mostre tematiche.
