Научная библиотека Национального ботанического сада основана в 1944 году. Член Ассоциации библиотек Украины. Фонды библиотеки достигли 85 000 томов на разных языках. В библиотечном собрании представлена литература по ботанике, биологии, акклиматизации, интродукции, физиологии растений, алелопатии, геоботанике, дендрологии, паркознавству. Свыше 200 томов являются раритетными и ценными изданиями 18 - начала 20 веков. Среди них энциклопедические издания, иллюстрированные атласы растений, монографии, журналы по садоводству.
Много книг с автографами бывших собственников, дарственные надписи авторов, интересные экслибрисы и печати.
Читателями библиотеки являются не только сотрудники Ботанического Сада, но и научные работники других ботанических садов и природоохранных учреждений, студенты, фермеры, садовники-любители.
Библиотека осуществляет обмен книгами с другими ботаническими садами Украины. Устраиваются тематические выставки изданий из собственных фондов, а также выставки новых поступлений.
Библиотека находится в административном корпусе. Право пользования абонементом с выдачей книг с собой предоставляется работникам НБС им. Н.Н. Гришко. Все желающие могут пользоваться читальным залом свободно и бесплатно.