Библиотека ВГТУ открылась 20 октября 1956 года в здании педагогического училища (ул. Коммунаров, 36) как библиотека Воронежского вечернего машиностроительного института для обслуживания учебной литературой студентов авиационного и механико-технологического факультетов. Первые сотрудники библиотеки - Анна Георгиевна Сиухина и Галина Яковлевна Кренгауз. Ядро книжного фонда составили около 1000 учебных изданий и журналов, переданных Всесоюзным заочным машиностроительным институтом и библиотеками Воронежа. В 1957 году библиотека переехала в новое здание по адресу: ул. Плехановская, 11.
В учебном корпусе разместились научный и учебный абонементы, читальный зал, отдел комплектования и обработки. С 1957 по 1965 год руководил библиотекой Николай Петрович Гуляев (выпускник исторического факультета Воронежского педагогического института), который определил основные направления ее развития. Активно велась работа по комплектованию фонда научной, учебной, художественной литературой.
В 1962 году институт был преобразован в Воронежский политехнический институт и приступил к подготовке специалистов дневной, вечерней и заочной форм обучения. В библиотеке для обслуживания читателей открылись новые абонементы и читальные залы.
В 1964 году книжный фонд составлял более 200 тысяч экземпляров. Создавались первые каталоги и библиографические картотеки.
В 1966 году институт получил новый учебный корпус на улице Плехановской, 160 (ныне Московский проспект, 14). Библиотеке было выделено помещение, в котором расположились книгохранилища, абонементы, читальные залы для студентов и научных, сотрудников, отделы комплектования, обработки, научно-библиографический.
В учебном корпусе N 2 читатели пользовались абонементом учебной литературы и читальным залом. С увеличением числа студентов, ростом библиотечного фонда библиотеке выделялись новые помещения: в 1972 году в учебном корпусе N 3 по Московскому проспекту, 179 (студенческий городок ВПИ) открылся читальный зал, немного позднее - абонемент учебной литературы, читальный зал в общежитии.
До сегодняшнего дня в библиотеке живы традиции, заложенные директорами Татьяной Михайловной Кондратьевой, работавшей с 1965 по 1975 год, Верой Михайловной Белых (с 1975 по 1981 год), Аллой Васильевной Романенко (с 1985 по 1988 год). Высококвалифицированные специалисты, они много сделали для ее развития.
С 1988 г. по 2017 г. библиотеку возглавляла Татьяна Игоревна Буковшина, защитившая в 2002 г. кандидатскую диссертацию на тему «Оптимизация библиотечного обслуживания в структуре управления процессом обучения в вузе». За этот период была проведена компьютеризация всех направлений библиотечно-библиографической деятельности: созданы автоматизированные рабочие места для сотрудников и пользователей, электронные каталог и картотеки, в том числе картотека книгообеспеченности, электронная библиотека.
С 2005 г. библиотека осуществляет работу в локальной сети и предоставляет доступ к своим информационным ресурсам через сеть Интернет. С 2006 г. ведется штрих-кодирование всех поступающих в фонд изданий, осуществлен переход на автоматизированную книговыдачу.