После взятия Гейдельберга в ходе Тридцатилетней войны герцог Максимилиан Баварский, глава германской католической Лиги, захватил собрание Палатинской библиотеки в качестве военного трофея и подарил его папе Григорию XV в благодарность за предоставленные военные субсидии. К тому времени собрание состояло более чем из 3500 манускриптов. В феврале 1623 г. было начато систематическое перемещение библиотечного собрания в Рим, где оно отдельным фондом вошло в состав Ватиканской библиотеки. Во второй половине XVII в. университету в Гейдельберге удалось собрать новую коллекцию книг и манускриптов из того, что уцелело после войны, а также из остатков двух библиотек курфюрстов, которые получили ранее. Книжная коллекция постоянно увеличивалась и за счёт пожертвований авторов и соискателей докторских степеней, наибольшая её часть сгорела в 1693 г. Позднее, согласно эдикту Карла Фридриха Баденского, для пополнения фондов библиотеки устанавливалось постоянное государственное финансирование. Скупались книжные собрания распущенных к тому времени монастырей, была приобретена коллекция бывшей Коллегии камералистов в Кайзерслаутерне. Самым большим поступлением стали десятки тысяч томов собрания цистерцианского аббатства Салем, которые первоначально предназначались для личной библиотеки великого герцога Баденского. В 1816 г. началось частичное возвращение в Гейдельберг книг из вывезенной коллекции Палатинской библиотеки – было возвращено 847 немецких манускриптов из Рима и несколько латинских и греческих манускриптов из Парижа. В 1888 г. в результате обмена, состоявшегося между университетом в Гейдельберге и страсбургским книготорговцем К. Трюбнером, библиотека стала обладательницей знаменитой рукописи «Manesse» (Цюрих, между 1305 и 1340 гг.), представляющей собой украшенное миниатюрами собрание текстов средневековой лирики на средневерхненемецком языке. В 1873 г. впервые была введена должность главного библиотекаря, до 1902 г. им был Карл Фридрих Вильгельм Цангемайстер (1837–1902 гг.). Его имя также связано с появлением нового полного каталога библиотеки («каталог Цангемайстера») и нового здания (архитектор Йозеф Дурм), построенного в 1905 г. К 1938 г. библиотека университета стала самой большой в Германии – она насчитывала 1,15 млн. томов. В годы Второй мировой войны значительная часть коллекции в целях сохранения была рассредоточена по разным местам. Здание библиотеки в Гейдельберге уцелело вместе с оставшимися там книгами, но часть собрания, размещённая во дворце Менцинген близ Брухзаля, погибла при пожаре. В послевоенный период часть коллекции была рассеяна или пропала. Всего за это время утеряно 40 тыс. томов. С 1949 г. университетская библиотека в Гейдельберге содержится на сборы Немецкого исследовательского общества. К 1988 г. была проведена частичная реставрация главного здания библиотеки в Старом городе. Были открыты читальные залы со свободным доступом (400 тыс. томов). В 1991 г. в подземных помещениях разместился основной фонд (1,2 млн. томов). С 1978 г. филиал библиотеки в Нойенхайме, расположенный рядом с медицинским и другими научными институтами университета, отдельно обслуживает пользователей этих учебных заведений. В специальном филиале библиотеки, появившемся в 1993–1995 гг., находится фонд периодических изданий (около 1000 наименований журналов).