Фонд областной научной библиотеки начал создаваться в 1946 году на основе литературы, присланной в новый регион России – Калининградскую область - из Госфонда СССР. В дальнейшем фонд формировался на основе обязательного экземпляра местных изданий; за счет книг, полученных из обменных фондов библиотек страны; приобретаемых через библиотечный коллектор, книжные магазины; подаренных читателями и т.д.
В настоящее время фонд библиотеки составляет свыше 800 тыс. экземпляров документов, в том числе 600 тыс. экземпляров книг, свыше 20 тыс. экземпляров нот. Фонд универсален по содержанию, включает различные типы и виды изданий: справочную литературу, монографии, сборники научных трудов, производственно-технические пособия, учебники, альбомы, карты и многое другое.
В связи с тем, что в регионе долгие годы успешно работали Областная медицинская библиотека и Центр научно-технической информации, областная научная библиотека выборочно приобретала медицинскую литературу, специальные виды научно-технической литературы и документации, не комплектовала патенты.
Основу фонда составляют книги на русском языке. Издания на иностранных языках составляют немногим более 30 тыс. экз. Библиотека располагает небольшим количеством книг на немецком и французском языках из библиотек Кёнигсберга.
Фонд периодических изданий начал формироваться с 1946 года. Всего в библиотеке хранится более 2,5 тыс. названий газет и журналов, получаемых библиотекой за 60 лет. В последние годы в библиотеку поступает около 600 наименований периодической печати, в основном на русском языке.
Медиатека включает фонд аудиовизуальных (свыше 9 тыс. экз. грампластинок, аудио- и видеокассет) и электронных документов (более 800 наименований мультимедийных энциклопедий, справочников, учебных изданий, баз данных на CD, DVD- дисках).
С 1985 года (с момента приобретения права доступа к справочно-правовой системе «Кодекс») неотъемлемой частью информационных ресурсов библиотеки становятся базы данных. Сегодня библиотека предоставляет своим читателям возможность работать со справочно-правовыми системами «Гарант», «Консультант», «Законодательство России»; Электронной библиотекой диссертаций.
Фонд библиотеки раскрыт через систему каталогов и картотек. С 1994 года коллектив библиотеки работает над созданием электронных каталогов:
В библиотеке создаются сводные каталоги:
«Сводный краеведческий каталог». Каталог создается с 1994 года и включает машиночитаемые записи на книги, карты, изоиздания, аудиовизуальные и электронные документы, на статьи из сборников, газет и журналов о Калининградской области на русском и иностранных языках, а также на произведения местных писателей.
В каталоге отражены фонды Областной универсальной научной библиотеки, Областной юношеской библиотеки им. В.Маяковского, муниципальных библиотек городов Балтийск, Светлый, Светлогорск, Советск, ряда музеев и архивов региона.
С 1997 года включаются аналитические записи на статьи из журналов и газет, создаваемые в рамках проекта по корпоративной росписи местной периодической печати. В проекта участвуют: Областная универсальная научная библиотека, Областная юношеская библиотека им. В.В.Маяковского, Центральная городская библиотека им. А.П.Чехова Калининградской ЦБС, муниципальные библиотеки Багратионовска, Балтийска, Гурьевска, Гусева, Зеленоградска, Нестерова, Озерска, Правдинска, Светлогорска, Светлого, Славска, Советска, Черняховска.
«Сводный каталог газет и журналов, поступающих в библиотеки Калининградской области». Сводный каталог газет и журналов, поступающих в областные, муниципальные библиотеки Калининградской области, библиотеки крупных учебных заведений, научных институтов в 2007-2010 годах.
Библиотека издает ежегодный сборник «Вестник библиотек Калининградской области», указатель «Калининградская книга … года», научно-вспомогательные и рекомендательные библиографические пособия. Ежегодно издается «Анализ деятельности библиотек региона», с 2008 года библиотека готовит сборник Калининградского отделения Историко-родословного общества.