Si le bâtiment actuel, rue de la fonderie, a été inauguré en 1955, l’histoire de la « bibliothèque publique » est plus ancienne et, fait relativement original, antérieure aux confiscations révolutionnaires qui portent sur les abbayes et monastères de la circonscription. La bibliothèque municipale classée de Douai est l’héritière des confiscations opérées à la fin du 18ᵉ siècle.
Dès 1767, par ses lettres patentes du 1er mai, Louis XV ordonne la fusion des bibliothèques des diverses facultés de l’Université et de celle du Collège d’Anchin ainsi que l’ouverture au public (le mardi, le jeudi et le dimanche !). Cette mesure fait suite à l’expulsion des Jésuites en 1764.
La bibliothèque n’est effectivement ouverte que le 3 août 1770 sous la responsabilité de M. Denis, docteur en médecine. Elle compte 20000 volumes.
Sous la révolution, cette collection est jointe au Dépôt Littéraire de District dont les documents constituent le socle de la future bibliothèque municipale, établie en 1805.
Les 19ᵉ et 20ᵉ siècles verront les collections s’enrichir avec les dons de plusieurs collectionneurs bibliophiles ; quelques figures locales déposeront aussi de précieux documents personnels. Les fonds d’écrivains se joignent à ceux des bibliothèques ecclésiastiques.
La bibliothèque municipale de Douai porte le nom de Marceline Desbordes-Valmore depuis 2010.