Il primo fondo librario dovette formarsi con i libri dei molti maestri e studenti dello Studio cittadino che, tra il 1219 e il 1230, vestirono l'abito domenicano. Questo patrimonio, che cresceva sempre con il passare degli anni, fece presto della biblioteca di san Domenico la più importante della città di Bologna; per cui, nel 1400, si cominciò a sentire il bisogno di una più degna e più ampia collocazione.
Con il contributo di Alfonso V d'Aragona, re di Napoli, di suo figlio Ferdinando, e per interessamento dei papi Niccolò V e Callisto II, venne costruita nel 1466 l'aula basilicale a tre navate, progettata da un architetto toscano ispiratosi alla biblioteca di San Marco in Firenze di Michelozzo Michelozzi.