Počeci Gradske knjižnice Dugo Selo sežu još u 19. stoljeće kada je u našem gradu postojala čitaonica. Godine 1890. kraljevski kotarski predstojnik Franjo Kadić ml. utemeljio je Narodnu čitaonicu.
O radu Narodne čitaonice u Dugom Selu prije Prvog svjetskog rata ne znamo mnogo, ali znamo da je bila stjecište većine uglednijih dugoselskih žitelja. Čitale su se novine, raspravljalo se o svim važnijim društvenim i političkim problemima, a održavale su se i razne priredbe. U početnim danima rada Čitaonice posebno su aktivni bili kotarski pisar Graff, veterinar Miklaušić, apotekar Seitz te trgovac Hiršler. Ne znamo gdje je Čitaonica prvotno bila smještena, ali je ubrzo dobila premještena i do Prvog svjetskog rata nalazila se u kući obitelji Engelsfeld u samom centru Dugog Sela.
Nakon Prvog svjetskog rata Čitaonica je bila smještena u kući obitelji Premužak gdje se nalazila i jedna od najpoznatijih dugoselskih gostionica. Poslije Drugog svjetskog rata osniva se 1949. Kotarska knjižnica i biva smještena u zgradu zadružnog doma na prvom katu. Od 1955. godine nosi ime Narodna knjižnica. Dugogodišnji voditelj knjižnice bio je do svoje smrti 1972. godine Đuro Dubenik. Knjižnica je bila dio Narodnog sveučilišta Dugo Selo.
Iduće 1973. godine Narodna knjižnica je smještena u sadašnju zgradu Pučkog otvorenog učilišta Dugo Selo gdje ostaje sve do 1992. godine. Knjižničari koji su obilježili to razdoblje bili su Josip Trnski, Ankica Kokot i Leonarda Stopić.
Godine 1992. sada već Pučka knjižnica i čitaonica seli na današnju lokaciju, u zgradu bivših društveno-političkih organizacija na adresi Ulica J. Zorića 17. Godine 2000. mijenja se ime u Gradska knjižnica i čitaonica, a knjižnica postaje samostalna kulturna ustanova.
Dvije godine kasnije uvodi se računalna obrada knjiga i nakon nekoliko godina se cijeli fond nalazi u digitalnoj bazi podataka.
Godine 2005. otvara se Dječji odjel i dvorana za priredbe.
Od početka 2000-tih radi se na prikupljanju povijesne arhivske građe za zavičajnu zbirku i danas je jedna od najvećih te vrste u Zagrebačkoj županiji.
Godine 2006. Gradska knjižnica pokreće nakladničku djelatnost i u sklopu toga zavičajnu biblioteku „Terra sancti Martini“. Dosada je izašlo 107 knjiga.
U listopadu 2016. godine Dječji odjel se premješta na kat iznad i dobiva adekvatniji prostor. U prostor Dječjeg odjela smještaju se čitaonica i arhiv Gradske knjižnice Dugo Selo.
Godine 2022. preuređena je dvorana za priredbe i ujedno pretvorena u multifunkcionalni prostor.