十堰市图书馆是政府举办的公益性事业单位，全市最大的文献信息集散地。其前身是十堰市文化馆图书组。1979年2月3日，十堰二汽革命委员会(十汽革[1979]41号)文件批准井下发了“关于成立十堰市图书馆的通知”，自此，十堰市图书馆宣告成立。12月20日正式对外开放。
　　搬迁后的市图书馆
　　1980年8月21日，由小河村馆址往新建文化大楼馆址搬迁工作开始，并于1981年7月1日全面对外开放。1984年2月成立五部一室一组，即借阅部、采编部、少儿服务部、参考辅导部、科研服务部、办公室和基建组，改股长负责制为部主任负责制。1985年，在十堰市图书馆少儿服务部的基础上成立了十堰市少年儿童图书馆，十堰市图书馆机构设置变更为五部二室一组：借阅部、报刊部、科研服务部、采编部、辅导部、业务办公室、行政办公室、基建组。行政办公室下设打字复印室。
　　80年代末建成市图书馆大楼
　　1988年8月20日，十堰市图书馆大楼建成开放。根据开馆后读者工作需要，十堰市图书馆机构拓展为采编部、外借部、图书阅览部、报刊部、书目参考部、业务辅导部、技术服务都、办公室。1989年9月30日，以(四库全书》(文渊阁影印本)为基础，开辟特藏书刊阅览室并正式组建特藏部。
　　1995年4月1日，十堰市图书馆与郧阳地区图书馆实现两馆合并。1997年，十堰市机构编制委员会(十机编[1997]16号)文件批准：将市文化局所属的十堰市图书馆由相当科级事业单位调整为相当副县级事业单位。1998年，根据《湖北省事业单位机构改革的意见》、十堰市机构编制委员会(十机编[1998]23号)文件及十堰市图书馆(市少儿图书馆)工作实际，各业务职能部门确定为：办公室、采编部、外借部、图书阅览特藏部(原图书阅览部和特藏部)、报刊部、科技信息部(原电脑部并入)、业务辅导部、少儿外借阅览部。核定事业编制70名，配正、副馆长(书记)4名，科室领导职数14名(正科级8名，副科级6名)。1999年又成立地方文献部。
　　加层改造后的市图书馆新貌
　　进入2000年后，市图书馆最显著的变化是以自动化、网络化、数字化建设为重点，不断提升现代化水平。2002年，建起有60台工作站的电子阅览室，同时积极参与全国文化信息资源共享工程。2003年9月，实施图书馆自动化管理集成系统的升级工程。新的系统开通后，实现了采购、编目、流通、报刊、检索等多个子系统的计算机管理，并初步实现办公自动化，文件可以通过网络传递。2004年4月正式验收授牌为共享工程基层中心。同年，开通市图书馆网站，进一步强化了图书馆的社会服务功能。2006年3月，“十一五”开局之年，市图书馆启动“绿色网络工程”。将电脑和网络移至各阅览室，使读者在借阅传统文献的同时，也可享受数字化资源服务。
　　与此同时，市图书馆的基础设施建设近年来也有了很大的变化。2005年，在市委、市政府和主管部门的高度重视和关心支持下，市图书馆大楼加层改造工程顺利完工。在原内设办公室、外借部、报刊部、少儿部、信息网络部、特藏部、地方文献部、采编部、社会教育与业务辅导部、计算机网络部、产业办等部室的基础上，又增设了共享工程视听阅览室、多功能学术报告厅、综合展厅、专家阅览室、新书苑、读者自习室等新的服务窗口，通过不断创新服务方式，提升服务质量，日益成为十堰市新的文化增长点。