Основание библиотеки относится к 1753 году, когда Костромская духовная консистория приобрела для семинарии первую книгу – «славянскую библию, ценою в пять рублев». В дальнейшем устройство и комплектование семинарской библиотеки осуществлялось под руководством и при непосредственном участии костромских архиереев. Так, в 1771 году при Симоне (Лагове) было построено специальное каменное здание для семинарской «книгохранительницы», а в 1774 году он  лично составил инструкцию, согласно которой заведовать библиотекой поручалось префекту семинарии, а библиотекаря надлежало  «избирать из учителей проворнейшаго к книгам и знающаго науки и языки, преподаваемые в семинарии, нравом скромнаго, который бы умел привлечь к книгочтению и не скучлив был бы на докуки и часто ходить для охотников к книгам».
Комплектование библиотеки происходило как за счет ежегодных штатных сумм, так и благодаря щедрым пожертвованиям. Так, в 1771 году она пополнилась почти сотней книг на греческом, еврейском и латинском языках скончавшегося в 1769 году епископа Дамаскина (Аскаронского). Книги на греческом, еврейском, латинском и немецком языках оставил ей также переведенный в 1778 году в Рязань епископ Симон (Лагов). Но самым большим и ценным поступлением, безусловно, оказалось собрание умершего в 1811 году епископа Евгения (Романова), содержавшее такие издания, например, как Собрание пословиц на латинском языке 1533 года, Анналы Тацита 1592 года и множество драматических, философских, исторических, географических, медицинских и других произведений на разных языках.
Дарителями и завещателями личных собраний семинарской библиотеке в XVIII-начале XX веках являлись также архимандрит костромского Богоявленского монастыря Феодосий, директор Костромской губернской гимназии Ю.Н. Бартенев, председатель Комитета иностранной цензуры в Санкт-Петербурге А.И. Красовский, профессор Санкт-Петербургской духовной академии Н. Н. Глубоковский, преподаватель КДС А.И. Рейпольский. Свои сочинения в дар библиотеке передавали такие авторы, преподаватели и выпускники семинарии, как Н.О. Андроников, И.А. Арсеньев, П.Е. Беликов, И.И. Вознесенский, Ф.А. Голубинский, А.И. Дружинин, Н.В. Зырин, И. Е. Лаговский, П.П. Орнатский, П.Ф. Островский, Н.В. Покровский, Гавриил (В.Ф. Розанов), Ф.И. Успенский и другие.
В фундаментальной библиотеке хранились редкие издания сочинений Аристотеля (1496 г.), Гомера (1561 г.), Тацита (1592 г.) и других авторов, изданные на латинском языке в XV-XVI  веках, а также Трифологион Сильвестра Коссова (1647 г.), Лексикон Славеноросский (1653 г.), Евхологий (1658 г.) и др. Отдел рукописей содержал 90 рукописей XIV-XIX веков, древнейшими из которых являлись Толковая Палея конца XIV века, Пятикнижие Моисеево и Учительное Евангелие патриарха Каллиста XV века, хронографы XVII века и др.
Вместе с КДС фундаментальная библиотека пострадала в пожарах 18 мая 1773 года, декабря 1813 года, 6 сентября 1847 года, 20 декабря 1867 года и 9 февраля 1907 года. До последнего пожара она состояла из 20569 томов, 6582 из которых были утрачены, однако в 1913 году насчитывала 7299 книг в 19445 томах и 111 наименований периодических изданий. Составленный в 1883 году И.И. Вознесенским каталог фундаментальной библиотеки, за который  автор в 1885 году удостоился благодарности правления КДС, был издан в двух частях в 1901-1902 годах.
Для ученической библиотеки в 1862 года ректором семинарии Корнилием (Орлинковым) были составлены «Правила касательно составления, хранения и употребления ученической библиотеки при Костромской духовной семинарии». 200 книг в 1875 году ей были пожертвованы  выпускником семинарии, священником Покровской церкви села Ножкина Чухломского уезда  В.В. Залесским. В 1907 году ее пополнили библиотека покойного епископа Виссариона (Нечаева) и книжный дар на сумму 500 рублей выпускника КДС Е.Е. Голубинского. К 1913 году фонд ученической библиотеки состоял из 4823 томов книг и 1434 томов периодических изданий.
В 1907 году, кроме того, в семинарии была открыта библиотека учебников, отпускаемых для пользования по удешевленной цене. Она пополнялась за счет ежегодной епархиальной субсидии и единовременного пособия в 200 руб. от Общества вспомоществования нуждающимся учащимся КДС. Книжный фонд ее с 343 в 1907 году возрос до 1641 экземпляра в 1913 году. Так же финансировалась и комплектовалась открытая в 1907 году ученическая читальня для чтения периодических изданий. Часть журналов ей бесплатно присылала редакция «Костромских епархиальных ведомостей».
После закрытия КДС 20000 томов книг в 1918 году было передано Костромской центральной научной библиотеке. Ныне книги КДС находятся в Костромской областной универсальной научной библиотеке им. Н.К. Крупской, Государственном архиве Костромской области, Костромском государственном университете им. Н.А. Некрасова, Костромском государственном объединенном историко-архитектурном и художественном музее, а также Российской государственной библиотеке.

Библиотекари фундаментальной библиотеки:
1761-28.08.1762- Иона, игумен Богородицкого Игрицкого монастыря  и префект КДС
28.08.1762-176?- Игнатий, игумен Спасо-Запрудненского монастыря и префект КДС
176?- 30.05.1771-Семчевский Яков, префект КДС
30.05.1771- 09.04.1775- Красовский Иоанн Иоаннович (1746-1811), префект КДС (1771-1775)
22.08.1775-?- Агриколянский Георгий, учитель богословия
1780-1781- Флеров Иродион, учитель греческого языка и информатории
178?-?- Иосиф, игумен и префект КДС
178?-178?- Арсеньев Иаков Арсеньевич (1768-1848), префект КДС (?-1797)
?-27.09.1794- Левитский Даниил, учитель грамматики
27.09.1794- 28.07.1798- Красовский Иоанн Васильевич (1775-1847), учитель грамматики
28.07.1798-16.03.1799- Лаговский Григорий, учитель поэзии (?-1799)
16.03.1799-03.07.1802- Горицкий Иван Гаврилович (?-1808), учитель синтаксиса и префект КДС (?-1808)
03.07.1802-11.04.1806- Воинов Михаил Иванович, инспектор
11.04.1806-1814- Клиентов Алексей Николаевич, инспектор
1814-1818-Талызин Иван Иванович, учитель математики и греческого языка
18.09.1818-1820- Горский Андрей Андреевич (1790?-1836), учитель еврейского и немецкого языков (1813-1820)
1820-1822- Илиодор (Чистяков Иван Борисович) (ок. 1792-1861), преподаватель церковной истории и греческого языка, инспектор
(1820-1822)
?.09.1822-1823- Амфилохий (Тумский Александр Иоакимович)(ок.1793-1867), инспектор (1822-1823)
1823-01.09.1825- Соснин Николай Петрович (1794-1868), преподаватель всеобщей истории и немецкого языка (1820-1825)
05.09.1825-08.10.1830- Муравьев Парфений Ананьевич(1800-?), учитель словесности (1824-1840)
1830-1832- Матфей, иеромонах, кандидат, учитель гражданской истории и немецкого языка
30.07.1832-19.02.1841- Зарин Василий Григорьевич(1801-?), помощник инспектора (1830-1838)
19.02.1841-02.09.1842- Розов Павел Михайлович(1806-1873), помощник инспектора (1838-1842)
1842-1847- Веселовский Иван Александрович(1812?-1849), преподаватель философии(1839), Священного Писания, логики и психологии (1840)
30.06.1847-22.09.1850- Бронзов Ксенофонт Дмитриевич(1821-1899), помощник ректора (1845-1857)
22.09.1850-15.07.1867- Андроников Николай Осипович (1816-1899), помощник инспектора (1847-1867)
19.07.1867-01.09.1873, 11.09.1875-30.09.1883- Вознесенский Иван Иванович (1838-1910),   преподаватель греческого языка (1864-70) и церковного пения (1870-73)
24.10.1883-01.10.1885- Баженов Иван Васильевич (1854-1920), преподаватель Священного писания (1883) и греческого и еврейского языков (1884)
01.10.1885-27.11.1886- Строев Василий Иванович (1850-1918), преподаватель словесности и логики (1879)
11.01.1901-19.01.1904- Романовский Сергей Николаевич (1861?-1912), преподаватель обличительного богословия (1901)
07.09.1904-1918?- Грандилевский Леонид Леонидович (1870-?), преподаватель  латинского языка (1896), физико-математических наук (1906) и философии (1913)

Библиотекари ученической библиотеки:
17.09.1839-1841?- Вертоградов Михаил Макарович (1813-1886), преподаватель библейской истории, литургики и канонического права (1839)
15.03.1851-1865-Пернаткин Гавриил Иванович (1826-1889), преподаватель церковной истории и Священного Писания (1851), помощник инспектора (1853-1866)
29.04.1883-17.11.1888- Смирнов Андрей Павлович (ок 1856-?), помощник инспектора (1880-1883), священник Сретенской церкви КДС (1883-1888)
1888-1889- Ильинский Василий Степанович (1877-?), помощник инспектора(1883-1887)
1889-?- Целиков Дмитрий Дмитриевич (ок. 1858-?), помощник инспектора (1887-1889)
06.11.1902-1910?- Драчев Николай Васильевич (1877-?), помощник инспектора (1902-1910?)
12.08.1913-1917- Ильинский Владимир Александрович (1886-1917), преподаватель гомилетики и литургики (1913-1917)

Литература: Каталог книг фундаментальной библиотеки Костромской духовной семинарии. Т.1-2.- Кострома, 1901-1902.
Каталог книг ученической библиотеки Костромской духовной семинарии.- Кострома, 1899.
Андроников Н.О. Исторические записки о Костромской духовной семинарии и Костромской губернской гимназии / сост. бывшим учителем семинарии и временным преподавателем гимназии Николаем Андрониковым.- Кострома, 1874.- С. 3-108.
Горохова О.В. Источники и способы пополнения библиотеки Костромской духовной семинарии // Научные труды молодых ученых КГТУ.- Кострома, 2005.- Вып. 6.- Ч.1.- С. 157-159.
Горохова О.В. Книжные знаки учебных библиотек // Костромская старина.- 2006 .- №19.- С. 49-53.
Груздев П.Н. Отчет по организации и деятельности Костромской Центральной научной библиотеки за время с 15 апреля 1918 г. по 7 марта 1919 г. // Первый год Советской работы по народному образованию в г. Костроме. 1918-1919: Сб. материалов / Под ред. В.А. Невского.- Кострома, 1921.- С. 209.
Диев М.Я. Историческое описание Костромского Ипатского монастыря.-М.,1858.-С.47-49.
Мартынов И.Ф. Книжные собрания русской провинции конца XVIII - начала XIX в.(По материалам книговедческого обследования библиотек, музеев и архивов Костромы. 1980 г.) // Книготорговое и библиотечное дело в России в XVIII – первой половине XIX в.- Л., 1981.- С. 119-134.
Страхов Н.Н. Вздох на гробе Карамзина // Заря.- 1870.- № 10.- Отд. 2.- С. 209-210.
Журналы Епархиального съезда костромского духовенства за 1906 год // КЕВ.- 1906.- № 19.- ч. оф.- С. 278-280.
Из воспоминаний о семинарии (кон. 50-80-е гг.) // КЕВ.- 1906.- № 21.- ч. неоф.- С. 839-840.
Из жизни Костромской духовной семинарии в 1906/7 учебном году // КЕВ.- 1907.- № 22.-отд. неоф. - С. 698-703.
[Изложение доклада В.В. Майкова «Рукописное собрание Костромской духовной семинарии»] // Труды IV Областного историко-археологического съезда в гор. Костроме, в июне 1909 г.- Кострома, 1914.- С. LXXVII-LXXVIII.
История Костромской иерархии (Рукопись 1773 года, хранящаяся в библиотеке Костромской духовной семинарии) / опубл. А. Соловьев // КЕВ.- 1887.- № 8.- ч. неоф.- С. 246-247.
Костромская духовная семинария на юбилейной выставке Костромского губернского земства // КЕВ.- 1913.- № 13.- .- отд. неоф.- С. 419- 420.
Пожар в семинарии // КЕВ.- 1907.- № 5.- отд.неоф.- С. 177-178.
Положение о библиотеках г. Костромы // Советская газета.- 1918.- 15 мая.- № 92.
Рукописи, поступившие в 1951 году / сост. И.М. Кудрявцев и др. // Государственная библиотека им. В.И. Ленина. Записки отдела рукописей.- М., 1952.- Вып. 14.- С. 101, 102, 107, 108.
Собрание Костромской областной библиотеки им. Н.К. Крупской. Ф. 138. // Рукописные собрания Государственной библиотеки СССР им. В.И. Ленина / РГБ. Отд. рукописей. – М., 1996.- Т. 1.- Вып. 3.- С. 59-69.
IV Областной археологический съезд в г. Костроме // КЕВ.- 1909.- № 16.-отд.неоф.- С.511.

Архив: ГАКО. Ф. 432. Оп. 1. Д. 1793. Л. 1-5 об., 24; Д. 2194. Л. 1-8 об.;  Д. 2200. Л.1-21; Д. 3121. Л. 1-13; Д. 3325. Л. 1-2; Д. 4103. Л. 1-24; Д. 4147. Л. 3-37; Д. 4165; Д. 4427. Л. 2-96; Д. 4563. Л. 1-279 об.; Р. 2343. Оп. 1. Д. 7. Л. 14, 25; Оп. 2. Предисловие. Л. 3.
РГБ. Ф. 138 (Собрание Костромской областной библиотеки им. Н.К. Крупской)