Гордост на Военноморския музей е неговата библиотека. Богатият й фонд съдържа издания по обща, военна и военноморска история и справочна литература като енциклопедии, речници и др. Разполага с над 10 000 тома книги и над 4500 периодични издания. Едни от най-ценните й колекции са: руското списание „Морской сборник (от май 1885 г. до 90-те год на ХХ в.), „Вестник Европы” (от 1885 до нач. на ХХ в.), пълното течение на списание „Морски сговор” (1924 – 1943 г.).

Читателят може да ползва още списанията „Военен журнал“, „Морски преглед“, „Военноисторически сборник“, „Корабостроене и корабоплаване“, „Морски вестник“, „Клуб Океан“, алманах „Фар“ и много други специализирани периодични издания.

Библиотеката е наследник на съхраненото от фонда на първата библиотека на Офицерското събрание в Дунавската флотилия, създадена през 80-те години на ХІХ век. Днес попълва своя фонд чрез абонаменти, закупуване и дарения. Дарители са бивши музейни служители, които предоставят свои авторски книги или част от личните си библиотеки, наследници на изявени морски личности, приятели на музея. Епизодично книги и годишници изпращат и различни музеи от страната.

Замислена и създадена като общодостъпна специализирана морска библиотека, днес тя продължава традицията. Посещавана е от матроси, офицери, ученици, граждани, музейни служители, изследователи на морската и военноморската ни история. Предстои изработването на електронни каталози за облекчаване работата на потребителите.