Το ΙΙΕ διαθέτει ειδική βιβλιοθήκη που αριθμεί περίπου 50.000 τίτλους βιβλίων, φυλλαδίων και περιοδικών και διακρίνεται σε δύο επιμέρους τμήματα:
Η Βιβλιοθήκη του Τομέα Ελληνικής και Ρωμαϊκής Αρχαιότητας περιλαμβάνει περισσότερους από 10.000 τίτλους βιβλίων και αντίστοιχο αριθμό φυλλαδίων. Ο εμπλουτισμός της συλλογής επιτυγχάνεται μέσω αγορών και ενός εκτεταμένου δικτύου ανταλλαγών με πνευματικούς φορείς (ερευνητικά κέντρα και πανεπιστήμια της Ελλάδας και του εξωτερικού, ξένες αρχαιολογικές σχολές, κληροδοτήματα).
Η Βιβλιοθήκη «Δ. Α. Ζακυθηνός» του Τομέα Βυζαντινών Ερευνών και του Τομέα Νεοελληνικών Ερευνών αριθμεί περίπου 40.000 τίτλους βιβλίων, φυλλαδίων, περιοδικών, χαρτών, καθώς και φιλμοθήκη σπάνιων και δυσεύρετων εκδόσεων που καλύπτουν ευρύτατο φάσμα της ελληνικής βιβλιογραφίας από τον 16ο έως τον 19ο αιώνα. Από τα πρώτα χρόνια λειτουργίας της, η βιβλιοθήκη εμπλουτίσθηκε από δωρεές προερχόμενες από πνευματικά ιδρύματα, συγγραφείς, λογίους και βιβλιόφιλους. Ειδική μνεία πρέπει να γίνει στις δωρεές: Βιβλιοθήκη Ιω. Σαρεγιάννη (1962, 4.866 τίτλοι), Βιβλιοθήκη Αλεξ. Μπενάκη (1979, 1.494 τίτλοι) και Βιβλιοθήκη Μιχ. Στεφανίδη (1995, 100 τίτλοι).