県立長野図書館の歴史は、前身である「信濃図書館」（信濃教育会設置）が1907年（明治40）に開館したことに遡る。
その後、信濃教育会による「県立長野図書館設置運動」が実り、1929年（昭和4）9月に「信濃図書館」の蔵書の大部分を譲り受け、県立長野図書館が開館した。1979年(昭和54)に現在地に移転。
信州の近代110年間にわたって集められた77万点におよぶ本や資料が所蔵されている。

本の貸出等の直接サービスのほか、県内唯一の県立図書館の使命として地域の情報・文化を後世に伝えていくため、郷土資料の網羅的な収集・保存・活用にも努めている。
一方、館内には各種の商用データベースや、タブレット端末等、様々なデバイスでデジタル情報に触れる環境を整備しており、調査等に利用できる。

2019年（平成31年）4月には3階フロアに「信州・学び創造ラボ」がオープン。
「共知・共創」コンセプトに、人と人がつながり共に学び合い、新しい社会的価値が創造されていく場所を目指している。ラボにはモノづくりができる一画
や、Co-Learningゾーン、信州情報探索ゾーンなどが設置されており、信州の学びの姿を試し、体験できる場所となっている。

また、2022年（令和4年）8月から長野県民がいつでも・どこからでも使える図書館サービスとして、「県立長野図書館電子書籍サービス」（KinoDen)と「市町村と県による協働電子図書館」（デジとしょ信州）を運営している。