Городская детская библиотека была образована 23 июля 1951 года. Занимала площадь 12 кв. метров и находилась в помещении поселкового Совета по ул. Первомайская, д.13. Первое наименование – Ворошиловская детская библиотека, первая заведующая – Зайцева Лидия Павладиевна, руководившая библиотекой с 1951 по 1963 год.
В 1957 году библиотека переехала в более просторное помещение, расположенное по адресу: ул. Первомайская, д.17. Занимаемая площадь составляла 118 кв. метров. В 1958 году на основании указа Президиума Верховного Совета РСФСР поселок был переименован в Первомайский, и библиотека стала именоваться Первомайской. К 1960 году книжный фонд составил 13421 экз. книг. С 1962 года в библиотеке стал работать читальный зал.
24 ноября 1977 года п. Первомайский был переименован в г. Новодвинск, и с 28 июля 1978 года библиотека стала называться Новодвинской городской детской библиотекой. Фонд насчитывал 32 тысячи книг, количество читателей увеличилось до 3850 человек. В мае 1979 года библиотека переехала в другое помещение, расположенное по адресу: ул. Мельникова, д. 12 корп. 1.
27 февраля 1986 года начальником управления культуры Д. Козко и председателем областного комитета профсоюза работников культуры А. Ореховым Новодвинской городской детской библиотеке было присвоено звание «Библиотека отличной работы».
По состоянию на 1 января 2023 библиотечный фонд включает 17 492 единиц, число зарегистрированных пользователей – 2 912 человек, число посещений библиотеки – 18 591.
