Als 1859 die Leitung des Instituts von Rom nach Berlin übersiedelte, bildeten die Privatbestände der das Institut leitenden Gelehrten die erste "Bibliothek" der Berliner Zentrale. Bis zum 2. Weltkrieg war die Bibliothek der Zentrale eine spezifische Redaktions- und Direktionsbibliothek, die zum einen der Redaktion der Zentrale als Arbeitsinstrument diente und zum anderen die bibliothekarische Repräsentation des Gesamtinstituts nach außen hin wahrnahm. Sämtliche vom DAI und den angegliederten Instituten herausgegebenen Publikationen wurden hier an einem Ort gesammelt. In den letzten Tagen des 2. Weltkrieges gingen die Bestände der Bibliothek, die im Luftschutzbunker des Pergamonmuseums ausgelagert waren, vollständig verloren.  In den darauffolgenden Jahrzehnten musste die Bibliothek der Zentrale in Berlin neu aufgebaut werden.

Als wissenschaftliche Spezialbibliothek dient sie vornehmlich der Literaturversorgung von Fachwissenschaftlerinnen und Fachwissenschaftlern. Die Bibliothek der Zentrale ist als selbständige Organisationseinheit in eigenen Räumen im Bittelhaus untergebracht. Der größte Teil der Literatur ist frei zugänglich aufgestellt. Durch umfangreiche Erwerbungen sorgte ein jährlicher Zugang von etwa 1500 Bänden für einen Gesamtbestand von ca. 100.000 Bänden bis zum Jahr 2023, darunter ca. 500 laufende Periodika, sowie ca. 9600 Sonderdrucke. Ebenso gehören zum Bestand Karten und Non-Book-Medien wie Mikrofiches, CD-ROMs u.a. Ergänzt wurde der Bestand auch durch Nachlässe aus Privatbibliotheken von bedeutenden Gelehrten wie Kurt Bittel, Martin P. Nilsson, Ernst Kirsten, Hans Schrader und Carl Weickert. Schwerpunkt der Erwerbung liegt im Bereich der Klassischen Archäologie der griechischen und römischen Kultur. Benachbarte altertumskundliche Disziplinen wie Altphilologie, Alte Geschichte, Vor- und Frühgeschichte, Ägyptologie oder die Erforschung des Vorderen Orients oder der Kulturen außerhalb der Alten Welt sind nur am Rande durch wissenschaftliche Literatur repräsentiert.