Bibliothèque dynastique, elle abrite la collection de livres de la famille Este, dont les premières traces remontent au XIVe siècle.

Sous l’impulsion du marquis Niccolò III, elle prend l’allure d’une importante bibliothèque humaniste, riche en ouvrages à contenu littéraire, historique et artistique, et sa dotation s’accroît considérablement au cours de la période humaniste et de la Renaissance avec des manuscrits de valeur et des éditions imprimées fondamentales, grâce à la vocation de collectionneur raffiné et attentif des ducs d’Este.

En 1598, la Bibliothèque a suivi la dynastie lors du transfert de la capitale de Ferrare à Modène.

Au cours des siècles suivants, la Biblioteca Estense continue de s’enrichir d’ouvrages de caractère local et international, grâce aux fonds provenant de la suppression des ordres religieux, de legs et d’acquisitions, mais aussi grâce à l’activité éclairée de bibliothécaires célèbres comme Ludovico Antonio Muratori et Girolamo Tiraboschi.

Après le déménagement au Palazzo dei Musei, la bibliothèque d’Estense a fusionné avec la bibliothèque universitaire. En 1995, la bibliothèque universitaire d’Estense a été créée. Depuis 2015, elle fait partie des galeries d’Estense.