Die Abteilung Madrid des DAI verfügt über eine der bedeutendsten archäologischen Spezialbibliotheken auf der Iberischen Halbinsel. Sammelschwerpunkte bilden die oben erwähnten, sich über Spanien, Portugal und Marokko und den kulturellen Nachbarregionen erstreckenden Forschungsbereiche der Abteilung. Hinzu kommen die bedeutendsten archäologischen Publikationen Deutschlands.

Die Präsenzbibliothek steht allen Fachwissenschaftlern zur Verfügung. Infolge kontinuierlichen Bestandsaufbaus umfasst die Bibliothek derzeit ca. 90.000 Bände, bezieht über 400 Zeitschriften aus 46 Ländern und verzeichnet einen jährlichen Zuwachs von ca. 1.200 Bänden. Das Institut gegenwärtig einen Schriftentausch mit ca. 200 wissenschaftlichen Institutionen des In- und Auslands. Der Nachlasse von Serafín Moralejo (2015) und die Schenkung von Michael Blech (2022) erweitern um 1.350 Bände die bibliographische Schwerpunkte der Kunstgeschichte und Klassischen Archäologie. Durch Geschenk und Tausch erhält die Bibliothek zahlreiche Publikationen, die nur in sehr kleinen Auflagen erscheinen oder aus verschiedensten Gründen schwierig zu beschaffen wären. Dies macht den Gesamtbestand besonders wertvoll.

Der Bestand der Abteilung Madrid ist über den Zentralen Online-Katalog des DAI ZENON/iDAI.bibliography recherchierbar.

Mit der Bibliothek der ehemaligen Außenstelle des DAI in Lissabon (1971-1999), die als Dauerleihgabe in der Direção-Geral do Património Cultural, Palácio Nacional de Ajuda, in Lissabon weitergeführt wird und Raum für die Forschungsstelle des DAI bietet, ist der Austausch kontinuierlich.