Eine Bibliothek bestand auf dem Freisinger Domberg wohl schon bald nach der Bistumsgründung 739. Ein planmäßiger Aufbau der Bibliothek durch eine äußerst fruchtbare Schreibschule setzte mit Bischof Arbeo (764-784) ein und wurde in der Folgezeit kontinuierlich fortgesetzt. Insgesamt sind aus der Dombibliothek über 650 mittelalterliche Codices überliefert. Verantwortlich für die Bibliothek war das Freisinger Domkapitel. Beim Neubau des an den Kreuzgang angefügten Kapitelhauses (wohl 1448) erhielt die Bibliothek einen eigenen Saal im Obergeschoss.
Neben dieser
Kapitelbibliothek bestand in der fürstbischöflichen Residenz eine
Hofbibliothek zu Händen des Fürstbischofs, die mindestens schon in der Zeit Bischof Philipps von der Pfalz (1498-1541) existierte. 1696 ließ Bischof Johann Franz Eckher von Kapfing diese Bibliothek ordnen und mit seinem Exlibris versehen.
In Verbindung mit dem barocken Neubau des (bis heute erhaltenen)
Bibliothekssaals (Barocksaal) über dem Kreuzgang wurden 1734
Kapitel- und Hofbibliothek vereinigt. Die „neue gemainsambe offentliche Bibliothec“ war auch für das gelehrte Publikum zugänglich. Im Laufe der Zeit wurden zahlreiche Bibliotheken von gelehrten Domherren und Fürstbischöfen
in den Bestand integriert.
Nach der
Säkularisation des Hochstiftes Freising 1802 wurden sämtliche Handschriften und zahlreiche weitere Bücher in die Kurfürstliche Hofbibliothek (die heutige
Bayerische Staatsbibliothek) nach München verbracht. Dagegen kamen einige Bibliotheksreste aus dem Benediktinerkloster Weihenstephan, dem Prämonstratenserkloster Neustift und dem Karmeliterkloster Straubing in dieser Zeit hinzu.
Dieser Buchbestand (ca. 5.000 Bände) wurde 1826 dem in Freising neu gegründeten
Klerikalseminar (Priesterseminar) des Erzbistums München und Freising überlassen. Durch zahlreiche Schenkungen und Nachlässe aus dem Klerus des Erzbistums wurde nun die Bibliothek wieder ergänzt. 1857 kam auch die Diözesanbibliothek (ca. 15.000 Bände) hinzu, die 1829 in München durch den Ankauf der Bibliothek des Stiftspropstes Michael Hauber gegründet worden war.
Bei der
Verlegung des Priesterseminars nach München 1968 blieb der größte Teil der Bücher in Freising zurück; 1983 übereignete die Klerikalseminarstiftung ihre Buchbestände der Erzdiözese. Die Dombibliothek wurde in der Folge zu einer allgemein zugänglichen geisteswissenschaftlichen Bibliothek ausgebaut und übernahm die Funktion einer
Diözesanbibliothek (u.a. als Sammelstelle für die Bestände aufgelöster kirchlicher Bibliotheken und für kirchliche Musikalien). Seit 1994 hatte sie ihren Sitz im umgebauten Gebäude des ehemaligen Domgymnasiums an der Südseite des Domplatzes.
Wegen der geplanten baulichen Neugestaltung des Freisinger Dombergs wurde die Dombibliothek 2015 bis auf Weiteres geschlossen, die Buchbestände in das Archiv- und Bibliotheksdepot in Neufahrn bei Freising verlagert.