同济大学创建于1907年，随后相继设立藏书楼、阅览室、图书室等。1934年正式建立同济大学图书馆。经过多次的搬迁与重建，至1990年建成现在的图书馆(总馆)，面积22225平方米。1996年上海城市建设学院与上海建筑材料工业学院并入同济大学，2000年与上海铁道大学合并，2006年嘉定校区图书馆建成（面积34620平方米），2016年1月德文图书馆（2085平方米）成立，同济大学博物馆划归图书馆管理（4430平方米）。现在的图书馆由总馆、沪北读者服务部、嘉定校区图书馆、德文图书馆、同济大学博物馆组成，总面积67367平方米，各校区间使用统一的集成管理系统并实行通借通还，2004 年9月实行一门式管理。
同济大学图书馆拥有丰富的馆藏资源，纸本图书和期刊合订本超过440万册，电子图书及学位论文约 1390万种，纸质中外文现刊1000多种，全文电子期刊5万余种。除此之外，图书馆还订购了各种大型综合性数据库、各类专业学会出版物全文数据库。同济大学图书馆坚持“服务至上”办馆宗旨，开展文献流通阅览、电子阅览、国内外馆际互借、参考咨询、科技查新、情报教学、学科服务等，服务全校师生，为教学和科研服务，同时为兄弟院校和社会提供文献信息服务。
同济大学图书馆是国际图书馆协会联合会(IFLA)的团体会员、Calis成员馆、上海地区文献资源共享协作网成员馆，是教育部批准的“科技项目咨询与成果查新中心工作站”。1993年被上海市教委评为A级图书馆。2004年同济大学图书馆加入上海市中心图书馆。
同济大学图书馆设有机构：办公室、系统管理部、馆藏研究与规划部、资源建设与管理部、读者服务部（四平路校区）、读者服务部（嘉定校区）、读者服务部（沪北校区）、信息素养教研部、咨询服务部、情报分析与研究部、学科与知识产权服务部、平台与数据服务部、宣传推广部、特藏部、德文图书馆、同济大学博物馆。
