Současně se vznikem muzejního spolku 1889 byly položeny i základy muzejní knihovny. Sběrem pro národopisnou výstavu byly získány také knihy a modlitební knížky, které se staly základem muzejní knihovny. Mezi četnými dary byly i tři rukopisné literátské kancionály, jeden český a dva latinské. Lounský kancionál z roku 1563 - na náklady obce, řemeslnických cechů a významných měšťanů vznikl v pražské dílně Jana Táborského z Klokotské hory, iluminacemi ho vyzdobil významný  renesanční malíř Fabián Puléř ( kancionály jsou nyní uloženy ve Státním okresním archivu v Lounech ).  Muzeum do své knihovny již od počátku začalo objednávat také odborné časopisy. Mezi první patří např. Památky archeologické a Časopis Českého muzea.  V roce 1919 uspořádal knihovnu správce muzea Kamil Linhart a sepsal Katalog musejní knihovny města Loun. Za okupace byly v muzeu uschovány knihy z různých knihoven původně určené k vyřazení a likvidaci. Po roce 1945 se do muzejní knihovny převedla část fondu Městské knihovny v Lounech. V letech 1949-53 fond narostl o svoz částí zrušených školních, soukromých a spolkových knihoven.  Zajímavé jsou například různé Edice turistických průvodců, z přelomu 19. a 20. století, pocházející z knihovny Odboru Klubu československých turistů v Lounech. Zvláštním tematickým celkem je i „hasičská knihovna“ o 300 svazcích. Ve správě knihovny je také historická knihovna – klášterní  knihovna augustiniánů z Dolního Ročova, která se do muzea dostala v 50. letech, po zrušení kláštera v Dolním Ročově na Lounsku.  V restituci byla v roce 1993 vrácena Řádu sv. Augustina a v knihovně lounského muzea je uložena jako depozitum s možností studia pro odbornou veřejnost.

Knihovna Oblastního muzea v Lounech pečuje o fond 23 000 svazků odborné literatury a knižních sbírek a také o 4 030 svazků klášterní knihovny pocházející z augustiniánského kláštera v Dolním Ročově.

Knihovna má dvě části - sbírkovou a odbornou.

Odborná knihovna
Fond odborné literatury je systematicky doplňován o knihy a časopisy z  řady vědních oborů zastoupených v muzeu. Jedná se především o literaturu dějepisnou, archeologickou, uměleckohistorickou, přírodovědnou, vlastivědnou, muzeologickou. Ve svých fondech má knihovna řadu encyklopedií, slovníků, ikonografických, místopisných, heraldických a dalších odborných příruček. Zajímavý je fond novin a časopisů (od pol. 19. stol.), čítající asi 230 titulů periodik ve 3 000 svazcích. Odborná knihovna obsahuje v současné době asi 19 000 svazků  knih a časopisů.

Kromě klasické knižní formy knihovna vytváří také fond audiovizuální (CD, DVD, MK, LP, VHS). Jedná se především o dokumentaci výstav, odborné činnosti muzea, etnografii a dokumentaci regionu.

Sbírková knihovna
Historický fond obsahuje dokumenty sbírkové povahy, je přihlášen v celostátní evidenci sbírek (CES) a podléhá ustanovením zákona o ochraně sbírek muzejní povahy č. 122/2000 Sb.

 
Sbírková část knihovny obsahuje asi 4 000 svazků, je rozdělena na fond regionální literatury – Lunensia  a soubor rukopisů, prvotisků, starých tisků a kramářských tisků.  Částečně obsahuje také knižní produkci 19. století, zvláště kvalitní je sbírka české obrozenské literatury.  

Kramářské tisky - jarmareční, špalíčkové, pouťové, letákové, obsahují náboženskou a světskou tematiku. Představovaly specifický kulturní projev úzce spjatý s lidovým prostředím města a vesnice 17.-19. stol.

Staré tisky a rukopisy - sbírka starých tisků je součástí muzejních sbírek od založení muzea. Původ tisků je různý, jsou zde zastoupeny knihy evropských, českých i regionálních tiskáren z období od 15. století do roku 1800. Kromě darů byla akvizice zajišťována nákupem, ať již od soukromých osob, tak i později pravidelným cíleným nákupem, především v antikvariátech. Jádro knihovny tvoří fondy bývalé veřejné knihovny a čítárny města Loun, o jejímž založení roku 1844 máme zprávu v časopise "Česká včela" z r. 1845. Ze zápisu ve starých tiscích ze 16. a 17. stol. a z podpisů dárců v knihách obrozenské doby lze soudit, že základem městské knihovny byly dary několika pokrokových měšťanů české i německé národnosti. Zajímavé jsou i rukopisy regionální provenience, např. rukopisné zdobené modlitební knížky s majitelskými vpisky, které jsou zajímavým zdrojem informací pro místní historii.

Sbírka regionálních tisků  - obsahuje literaturu vztahující se tematicky k Lounům a okolí.
Regionální sbírka Lunensií je literatura vydaná nebo vznikající v regionu, spisy autorů v regionu žijících, působících nebo narozených, literatura pojednávající o městu Louny a oblasti Lounska. Knihy mající provenienční záznamy či vztah k regionu. Ve sbírce jsou tiskoviny, knihy, časopisy, brožury a drobné tisky.

Zdrojem informací k regionálním dějinám jsou i různé adresáře, inzertní přílohy a katalogy výstav.

Caslin  - Souborný katalog ČR         http://www.caslin.cz/

Manuscriptoium - Digitální knihovna  rukopisů a starých tisků  http://www.manuscriptorium.com/cs

Špalíček - Digitální knihovna kramářských tisků         http://www.dbase.cz/spalicek/