Фонд областной научной библиотеки начал формироваться 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 700 тыс. экземпляров документов, в том числе более 600 тыс. экземпляров книг и 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 25 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 около 2 тыс. названий газет и журналов, получаемых библиотекой с момента основания. В последние годы в библиотеку поступает около 200 наименований периодической печати, в основном на русском языке. Доступ к некоторым периодическим изданиям библиотека получает в электронном виде в составе баз данных.
Помимо печатных ресурсов библиотека располагает фондом аудиовизуальных (грампластинки, аудио- и видеокассеты) и электронных документов.
С 1985 года неотъемлемой частью информационных ресурсов библиотеки становятся базы данных. Сегодня библиотека предоставляет своим читателям возможность работать со справочно-правовыми системами «Гарант», «Консультант», «Техэксперт», «Законодательство России»; базами «Электронный архив СМИ Калининградской области», ЛИТРЕС и другими. В библиотеке работают виртуальные читальные залы «Национальной электронной библиотеки», «Электронной библиотеки диссертаций», «Президентской библиотеки имени Б. Н. Ельцина».
С 2014 года библиотека формирует Полнотекстовую электронную библиотеку, включающую оцифрованные документы из своего фонда. Основу библиотеки составляют электронные копии периодических изданий Калининградской области с 1947 года, книги краеведческого содержания.
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 ряда областных и муниципальных библиотек Калининградской области
«Сводный каталог газет и журналов, поступающих в библиотеки Калининградской области». Ежегодно отражает газеты и журналы, поступающие в областные, муниципальные библиотеки Калининградской области, библиотеки крупных учебных заведений, научных институтов в текущем году.
Библиотека издает ежегодный указатель «Калининградская книга … года», сборник «Калининградский родословный вестник», «Календарь знаменательных дат Калининградской области», методические, научно-вспомогательные и рекомендательные библиографические пособия.