Od lat 50. do 70. XX w. prowadzono intensywną rozbudowę filii bibliotecznych na terenie całego miasta. W apogeum tego procesu było 29 filii dla dorosłych i 18 dla dzieci. W latach 70. planowano budowę nowego gmachu dla biblioteki, lecz ostatecznie dokonano generalnego remontu istniejącego budynku. W latach 80. w związku z uszkodzeniami budynku dokonywano kilkukrotnych ewakuacji zbiorów.
W 2008 r. księgozbiór liczył ok. 500 tys. woluminów, w tym 10 tys. starodruków z biblioteki bernardynów, 1,38 tys. tomów druków i 14 tomy rękopisów, ok. 700 druków z XVI w., zestaw ponad 200 map i planów Bydgoszczy o okolicy itp. W 1968 r. placówka uzyskała prawa biblioteki naukowej, a w 1975 r. przekształcono ją w wojewódzką.
Dyrektorzy Dyrektorami biblioteki były następujące osobyPietrzak Zofia: Jak rodził się bydgoski księgozbiór.