Библиотека была основана в 1888 году по инициативе группы Новооскольский интеллигенции. Главным организатором библиотеки нужно считать Николая Андреевича Бабина. По его почину группа интеллигенции обратилась к Новооскольскому исправнику с просьбой разрешить поставить несколько любительских спектаклей и концертов. Весь сбор, с которых должен был пойти на приобретение книг и оборудования для библиотеки.
Исправник вначале было отказал, но затем дал разрешение на спектакли и концерты. На вырученные деньги от их постановки было нанято помещение, приобретено известное количество книг и кое-какой инвентарь. Библиотека в этот период работала на общественных началах. Библиотека была открыта в бывшем доме Житниковой по ул. Гагарина и помещалась в двух маленьких комнатках. Впоследствии она был переведена в дом А. Д Кривошеевой по ул. Воровского.
Книжный фонд первое время пополнялся за счет добровольных пожертвований деньгами и книгами, а также за счет средств читателей, так как библиотека за пользование книгами взимала со своих читателей ежемесячную плату.
Когда уездное земство увидело, что организованная на общественных началах библиотека пользуется большою популярностью, оно приняло ее в свое ведение. На содержание библиотеки стали отпускаться небольшие средства (зарплата библиотекарей, оплата помещений, пополнение книжного фонда). Но платность пользования книгами сохранилась.
Первым платным библиотекарем была Дерябина Александра Петровна. Она работала в этой должности вплоть до самой смерти в 1923 году. Ко времени Октябрьской революции библиотека насчитывала примерно 3000 томов и 400-500 человек – читателей. После Великой Октябрьской социалистической революции библиотека перешла в ведение Уездного Отдела Народного образования. Она была переведена в лучшее помещение города – Народный дом.
Книжный фонд был полностью переукомплектован: с одной стороны была изъята устаревшая литература, а с другой стороны, книжный фонд пополнился литературой бывших помещичьих библиотек и библиотек представителей буржуазии.
В частности, в состав книжного фонда была включена библиотека на иностранных языках (главным образом на французском), конфискованная в имении бывшего Воронежского губернатора Бибикова. Эта часть фонда в 1924г., после укрупнения уездов, была вывезена в г. Острогожск.
После смерти Дерябиной библиотекой заведовал в течение двух лет Пехтерев А.Ф. В этот период книжный фонд библиотеки пополнялся слабо, так как Советские издательства были еще в периоде организации, да и ощущался большой недостаток бумаги. Однако число читателей возросло.
Преемником Пехтерева на посту заведующего библиотекой стала Ильинская Анна Евграфовна, а ее в 1936 г. заменил Наумов Николай Иванович.
К концу 20-х годов и в начале 30-х книжный фонд библиотеки стал регулярно пополняться классической русской и иностранной литературой, а также произведениями советских писателей. При библиотеке было организовано детское отделение, которым заведовала Ильинская Нина Петровна, и передвижной фонд, обслуживавший сельское население. Детское отделение к концу 1930х годов было преобразовано в самостоятельную детскую библиотеку. Ее первой заведующей стала Н.М. Остапенко.
В этот же период в районе было открыто несколько сельских библиотек (Старобезгинская, Слоновская, Боровогриневская, Шараповская). Городская библиотека была преобразована в районную и стала методическим центром для сельских библиотек и изб-читален.
Наиболее активными читателями (по количеству прочитанных книг) были: Попов П.А., Бакицкий А.И., Буравченко Е.Т., Варваринская Л.И., Голубенко А.А.
Начиная с первой половины 30-х годов при районной библиотеке стали работать кружки: антирелигиозный, литературный, а в последствии кружок по изучению истории партии и родительский кружок. Антирелигиозный кружок издавал стенгазету под названием «Атеист». Эта газета была премирована на областном конкурсе в г. Курске и была направлена в Москву на Всесоюзный конкурс, где также получила премию.
Литературным кружком руководил писатель-профессионал Митешев, доживавший свой век в Новооскольском доме престарелых, а также будущий советский писатель, (затем проживавший в Ленинграде) Александр Григорьевич Стороженко. Кружок издавал свой ежемесячный рукописный бюллетень, в котором помещались произведения членов кружка.
К началу Великой Отечественной войны книжный фонд районной библиотеки насчитывал более 12000 томов (без брошюр) и 1400 с лишним читателей (без передвижного фонда).
В ноябре 1941 года библиотека была закрыта  вследствие эвакуации района, но книжный фонд ее оставался на месте. Вновь открылась в феврале 1942 года и работала до занятия немцами Нового Оскола в июле 1942 года.
Перед приходом немцев книжный фонд библиотеки начал подготавливаться к эвакуации, часть наиболее ценных книг была укрыта в надежных местах, но осуществить полную эвакуацию не удалось.
В период немецкой оккупации библиотека была закрыта и превращена в так называемый книжный архив. Этим именем стали называться и свезенные в помещение районной библиотеки книжные фонды библиотек педучилища и техникума механизации сельского хозяйства. Пользование книгами из этого архива было запрещено немецкой администрацией под страхом смертной казни.
В конце 1942 года немцами был организован Новооскольский учебный округ. Директор этого округа, узнав о существовании книжного архива, приказал в недельный срок вывезти за город всю хранившуюся в нем литературу и сжечь ее. По счастливой случайности этот приказ не был приведен в исполнение.
После изгнания фашистов, в феврале 1943 года, районная библиотека вновь начала работать, разместившись в доме по ул. Володарского, включив в свой книжный фонд также фонды библиотек педучилища и техникума механизации сельского хозяйства. Заведующим библиотекой до апреля месяца был Наумов Н.И., а после его заболевания – Ильинская А.Е.
Время было трудным. Ущерб, нанесенный войной народному хозяйству страны, сказывался во всем. Предприятия и учреждения района испытывали недостаток в топливе, оборудовании и др.. Районная библиотека также не имела в достаточном количестве топлива, почти не имела мебели, испытывала острый недостаток книг. Не было бумаги, вместо формуляров использовались листы из старых журналов, но постепенно положение улучшалось.
В 1945 году был организован районный отдел культуры. Стали регулярно проводиться семинары с работниками сельских клубов и библиотек. Первым заведующим районного отдела культуры был Ляхов В.И.. К этому времени книжный фонд районной библиотеки составил 6000 экз.. Спрос на книги был огромный. На некоторые книги, пользующиеся большой популярностью, составлялись списки читателей, и строго соблюдалась очередность выдачи. Много книг районной библиотекой выдавалось на село, передвижки имели все сельские клубы и избы читальни.
В октябре 1945 года Ильинская А.Е., закончив заочно Московский библиотечный институт, переехала в Москву. После этого библиотекой заведовал Рязанцев Алексей Иванович, а потом Василенко Иосиф Васильевич.
С 1951 библиотекой заведовала Попова Маргарита Владимировна. Насколько укрепилось и выросло библиотечное дело за 22 послевоенных года можно проследить на таких цифровых показателях.
В 1945 году в районной библиотеке было 4 человека работников, книжный фонд насчитывал 6000 экз., сельских библиотек было 7.
В 1967 году в районной библиотеке 6 работников, книжный фонд более 40 тыс. экз., сельских библиотек - 30, с книжным фондом 235331 экз.
Библиотека размещается на первом этаже районного Дома культуры, занимает пять комнат. Переехала она в это здание в 1956 году. Имеются такие отделы: абонемент, читальный зал, передвижной фонд. Есть методический уголок, на книжный фонд составлены алфавитный и систематический каталоги, ведется картотека журнально-газетных статей. Выделена краеведческая литература. В библиотеке имеются книги, подаренные писателями-земляками. Это книги А.Г Стороженко «Огни под землей», «Крутые тропы», «Ван будет жить» и др.
Библиотека проводит разнообразную массовую работу с книгой среди населения, пропагандирует литературу всех отраслей знания. Особое внимание обращается на работу среди молодежи.
В юбилейном году все библиотеки района участвуют во Всесоюзной читательской конференции «Дорогой отцов», были участниками смотра библиотек, посвященного пятидесятилетию Великой Октябрьской социалистической революции.
Районная библиотека является методическим центром в районе, базой практики учащихся Обоянского библиотечного техникума и библиотечного отделения Белгородского КПУ. В работе опирается на актив читателей.
В 1979 году прошла централизация библиотек. Библиотека стала центральной библиотечной системы, в которую вошли 37 библиотек района. Старейшими читателями библиотеки являются Наумов Н.И., Варваринская Л.И. Буравченко Е.В., Василенко И.В.
Совсем юными читателями районной библиотеки в 1946 году были Гридасов В.И.. Бочаров В.Н.. Зайцев В.П.. Сейчас Гридасов В.И. после окончания Воронежского университета работает преподавателем математики технологического института в г. Воронеже. Бочаров В.Н.. закончив исторический факультет Московского университета, а потом аспирантуру, занимался научной работой, а потом был откомандирован в Италию. Зайцев В.П.- доцент сельскохозяйственного института в г. Полтава. Много книголюбов и подлинных друзей библиотеки есть среди читателей.
С 1977-1980 - заместителем директора ЦБС работает Панкова Ирина Ивановна.
С 1981 – 2018 - директор ЦБС Долматова Надежда Николаевна.

C 2018 - 2019 - директор ЦБС Гридасова Светлана Николаевна.
В 1987 году библиотека перешла в новое просторное светлое двухэтажное здание. Книжный фонд составлял около 60000 экземпляров. В настоящее время фонд составляет 56000 экземпляров.
В 1999 году открыт отдел краеведения ЦРБ.
В 2000 году открыт центр муниципальной и правовой информации
В 2002 году началась компьютеризация библиотек, открыта первая модельная публичная библиотека в селе Великомихайловка. К отделу краеведения центральной районной библиотеки присоединен краеведческий музей.
В 2004 году МУК "ЦБС Новооскольского района" зарегистрирована в Едином государственном реестре юридических лиц.
В настоящее время в районе действуют 27 модельных публичных библиотек.
В 2008 году прошла девятая Всероссийская школа библиотечной инноватики.
Следует отметить ветеранов труда библиотеки М.В Попова, И.И. Панкова, М.Г. Калужская, Ю.А. Юльченко, В.П. Иваненко, С.Д. Андреевна, Н.Н. Долматова, Н.Д. Севальнева, Л.Д. Нечаева, О.М. Терентьева, О.А. Лаврова, Н.М. Булавина. Активно внедряя передовые библиотечные технологии, они отдали своему любимому делу от 30 и более лет.