L'Archivio possiede una ricca raccolta libraria formatasi a partire dalla seconda metà dell'Ottocento.
Nata principalmente come Biblioteca di Istituto per servire "specialmente agli impiegati dell'Archivio”, come aveva stabilito il Regolamento del 1911 (artt. 108/110), col tempo è diventato un punto riferimento importante per le ricerche bibliografiche.
Da un esiguo numero di pubblicazioni, per lo più ricevute in dono, il patrimonio bibliografico della Biblioteca ha via via acquisito sempre maggior rilevanza: attualmente consta di oltre 30.000 volumi, 21 manoscritti, 25 cinquecentine, 47 stampe e disegni, 302 testate di periodici (3539 annate), circa 400.000 microfiches oltre ad un numero rilevante di riproduzioni fotografiche, nastri magnetici, CD e videocassette.
Si tratta quindi di una Biblioteca di discrete dimensioni con pubblicazioni relative non soltanto alle fonti documentarie conservate nell'Archivio e al "fondo" Sardegna, ma anche alle discipline storico-istituzionali, a quelle giuridico-amministrative, e soprattutto all'archivistica, alla paleografia e alla diplomatica.
Per queste ultime, in particolare, è da ritenersi la Biblioteca più fornita dell'isola.
Il fondo librario viene incrementato con acquisti diretti, con volumi inviati dal Ministero, con doni e con pubblicazioni ricevute per "diritto di copia" da parte dei ricercatori che utilizzano i documenti d'archivio.
Intere raccolte sono state acquisite per lascito testamentario e donazione da parte di privati tra cui quella ottocentesca - di carattere prevalentemente storico e filosofico - del teologo Antioco Polla, quella di Silvio Vardabasso (1891-1967) - con opere di natura scientifica prevalentemente sarde — e, più di recente, tre biblioteche di interesse specificamente storico, archivistico e paleografico appartenute a Francesco Loddo Canepa (1887-1966) che fu direttore dell'Archivio di Stato di Cagliari dal 1936 al 1954, a Ovidio Addis (1908-1966), studioso di archeologia e storia sarda e al conte Cesare Giovanni Rusconi (1881-1963), generale di brigata dei granatieri di Sardegna.
Le informazioni bibliografiche sono rese possibili grazie ai cataloghi on line e alle schede per autore, titolo e soggetto delle monografie, delle collane e delle opere in continuazione, secondo le regole disposte dall'Istituto centrale per il catalogo unico delle biblioteche (RICA e ISBD).
Per quanto riguarda i periodici, invece, oltre al catalogo delle riviste possedute e delle relative annate, esistono vari indici per autore e titolo di quelle più richieste; è anche disponibile l'elenco dei manoscritti e il catalogo delle stampe.
La Biblioteca dell’Archivio di Stato di Cagliari fa parte del Sistema Bibliotecario Nazionale attraverso il Polo regionale sardo, al suo catalogo è possibile accedere attraverso l’Opac SBN.
