Az UNESCO által 1998-ban a világörökség részének nyilvánított bibliotéka története 1547-ben kezdődött, mikor is a választófejedelem ide helyezte wittenbergi könyvtárát, de csak 1691-ben tették nyilvánossá és kezdték szisztematikusan bővíteni Wilhelm Ernst herceg (1662-1728) rendeletére. 1991 óta viseli a weimari hercegnő nevét (Herzogin Anna Amalia Bibliothek), mivel ő kezdeményezte a Grünes Schlossban a könyvtár kialakítását. A megvalósítással August Friedrich Straßburger építőmestert bízta meg. A nagyherceg 1918. november 9-i lemondása után a gyűjteményt 1918 decemberében Weimari Könyvtárnak, majd 1919 augusztusában a Türingiai Állami Könyvtárnak nevezték el. A 2. világháború alatt az állományt különböző tárolóhelyeken raktározták. 1951-től a bibliotéka akadémiai regionális könyvtár szerepben működött, 1969-től pedig a Német Klasszikusok Központi Könyvtáraként funkcionált. Ebben az évben került a kezelésébe a Goethe Társaság könyvtára, Schiller és Nietzsche magánkönyvtára, valamint Gerhard Stumme Faust-gyűjteménye, és ekkortól lett a fő gyűjtőköre az 1750 és 1850 közötti német irodalom.
A könyvtár ma mintegy 850.000 kötetet foglal magába. Az állományában megtalálható egy 16. századi Luther Márton biblia is. A könyvtár egyik leghíresebb patrónusa Johann Wolfgang von Goethe volt, aki 1797-1832 között itt dolgozott. A könyvtár a világ legnagyobb Faust-gyűjteményével rendelkezik. A könyvtárban elérhető a hercegnő jelentős mennyiségű kb. 13.000 zenei gyűjteménye is. 2004 szeptemberében pusztító tűz ütött ki, amely megrongálta az épületet és az értékes könyv és művészeti gyűjtemény egy részét. A helyreállítás után 2007. október 24-én nyílt meg újra és azóta is folyamatosan restaurálják a még menthető könyveket.