Die Herzogin Anna Amalia Bibliothek ist eine der ersten öffentlich zugänglichen Fürstenbibliotheken in Deutschland und bewahrt die Buchbestände auf, mit denen Wieland, Goethe, Herder, Schiller und viele andere gearbeitet haben.
Nach einer Vorgeschichte, die bis ins Jahr 1552 zurückreicht, begann 1691 unter Herzog Wilhelm Ernst von Sachsen-Weimar der zielgerichtete Ausbau der Herzoglichen Bibliothek. Zunächst war sie in drei Räumen des Residenzschlosses untergebracht.
Eine größere öffentliche Wirkung konnte die Herzogliche Bibliothek jedoch erst in einem eigenen Gebäude entfalten, das ab 1766 zur Verfügung stand. Herzogin Anna Amalia ließ das »Grüne Schlösschen« aus dem 16. Jahrhundert zur Bibliothek umbauen. Das Haus erhielt im ersten Stockwerk einen repräsentativen Büchersaal mit zwei Galerien im Stil des späten Rokoko. Das Sammelspektrum war von universaler Breite: Geschichte, Kunst und die europäische schöne Literatur waren besonders stark vertreten. Bedeutende Kunstwerke gehören bis heute zur Ausstattung. 1797 wurden die beiden Staatsminister Johann Wolfgang Goethe und Christian Gottlob Voigt mit der Oberaufsicht über die Bibliothek betraut. Die Weimarer Bibliothek rückte damals in die Reihe der bedeutendsten Bibliotheken in Deutschland auf und besaß im Jahr 1832 bereits 80.000 Bände.
Im späteren 19. Jahrhundert verlangsamte sich die Entwicklung der Bibliothek. 1919 erfolgte die Umbenennung in Thüringische Landesbibliothek. 1969 wurde das traditionsreiche Haus mit der kleineren Institutsbibliothek der Nationalen Forschungs- und Gedenkstätten der klassischen deutschen Literatur in Weimar unter deren Namen, nämlich Zentralbibliothek der deutschen Klassik, vereinigt. Seit dem dreihundertjährigen Jubiläum im Jahr 1991 trägt sie den Namen der Herzogin Anna Amalia als ihrer größten Förderin.
Am 02. September 2004 zerstörte ein verheerender Brand im Historischen Bibliotheksgebäude die oberen Stockwerke einschließlich der Kunstwerke und Bücher. 2005 wurde das lange vor dem Brand geplante neue Studienzentrum einschließlich des Tiefmagazins fertiggestellt. 2007 wurde das sanierte Bibliotheksgebäude durch den Bundespräsidenten wiedereröffnet.
Der Bestand umfasst etwa 1 Millionen Bände, darunter ca. 200.000 aus der Zeit vor 1850. Die Bibliothek versteht sich heute als Forschungsbibliothek für Literatur- und Kulturgeschichte mit Schwerpunkt auf der Zeit um 1800.
Teile der Bestände stammen aus dem Privatbesitz des ehemals regierenden Großherzoglichen Hauses Sachsen-Weimar und Eisenach.