中国地质图书馆伴随中国近代地质事业的发展，已经走过了 100 多年的历史。中国地质图书馆的发展历程，从诞生到现在，可以大致分为三个阶段： 1913-1916 年，地质图书馆萌芽时期； 1916-1949 年，地质图书馆成长阶段； 1949 年 -1999 年，地质图书馆壮大阶段；
新世纪以来，跨越发展阶段。
在各个历史阶段中，地质图书馆发生过一系列重大事件，这些事件也是中国近代地质事业发展的历史见证。
1 、中国地质图书馆的创建可以追溯到 1913 年。 1913 年 9 月 4 日，民国政府工商部建立了两个机构：地质调查所和地质研究所。地质调查所是政府地质工作机构，所长由丁文江（图 2 ）担任；地质研究所是教育机构，是由国立北京大学附托工商部开办的，所长首先是由丁文江兼任，后由章鸿钊（图 1 ）担任。地质研究所的主要任务是培养地质人才。地质研究所地点在北京马神庙（现北京沙滩后街 55 号）原国立北京大学预科旧址。地质研究所设有图书室，该图书室是中国地质图书馆的雏形。当时图书室的图书来源，一是北京大学地质专业原有图书；二是地质学家们多方筹集；三是工商部出资自行购买。图书管理员由地质研究所文牍员兼任。图书室的功能主要为教学服务。直到 1916 年 6 月，地质研究所停办，三年共培养了 22 名学生。
2 、 1916 年 7 月，地质研究所停办后，图书室移交到了地质调查所。地点在北京丰盛胡同三号（图 4 ），当时有图书室三间，有专门书刊约 400 余册，初具规模。从此地质图书馆进入了成长阶段。
自 1916 年 7 月到现在，地质图书馆使用过 6 个馆名：
（ 1 ）农商部地质调查所图书馆 （ 2 ）中华民国地质调查所图书馆 （ 3 ）地质调查所图书馆 （ 4 ）中央地质调查所图书馆
（ 5 ）全国地质图书馆
（ 6 ）中国地质图书馆
图 1 章鸿钊
图 2 丁文江
图 3 翁文灏
图 4 地质调查所图书馆所在地 -- 北京丰盛胡同（ 1916 年）
3 、 1921 年，地质图书馆新楼在北京兵马司 9 号落成（图 5 ），地质图书馆从此有了独立的馆舍。这无论在地质图书馆历史上还是中国近代地质事业发展史上都是一个重大事件。为筹建图书馆楼，地质调查所所长丁文江与章鸿钊、翁文灏（图 3 ）等人发起募捐，共募集捐款 3 万 9 千余元。当时的黎元洪大总统捐资 1 千元。图书馆楼由德国雷虎公司设计建造，二层结构，风格别致优雅。地质图书馆当时藏书 4 千余册，并已经具备较完善的图书服务基本功能。号称是东亚第一地质图书馆。
当时坐落在兵马司 9 号的地质图书馆不仅是藏书所在地，而且还是很多重要会议的举行场所。 1922 年 2 月，在地质图书馆新楼召开了中国地质学会成立大会，这是中国地质事业发展史上的一个里程碑事件。会长是章鸿钊、副会长是翁文灏 （中国第一个地质学博士， 1912 在比利时获 PhD ，曾任中华民国行政院长，总统府秘书长）、李四光（ 1889-1971 ， 1920 年从英国学成回国）。中国地质学会的《中国地质学会志》和地质调查所的《地质汇报》等刊物均由地质图书馆代为发行，并与国外进行交换。 1927 年中国矿冶工程学会也在兵马司 9 号的地质图书馆成立。
4 、 1935 年，由于地质调查所迁往南京，图书馆大部分书刊随之运往南京（图 6 ）。从此，地质图书馆进入了一个动荡时期。“七七事变”以后，图书馆曾迁往长沙，后又迁往重庆， 1946 年迁回南京。图书馆几度迁移，饱经沧桑，但一直在成长。至 1949 年 6 月，地质图书馆共有藏书 12 万余册。
5 、新中国成立后，地质图书馆得到较快发展。 1950 年地质调查所图书馆改名为“中国地质工作计划指导委员会图书馆”，总馆设在南京，北京兵马司 9 号图书馆为分馆。 1952 年中央人民政府地质部成立（图 7 ），图书馆更名为“中央人民政府地质部图书馆”。馆址在北京安定门外六铺炕，而原南京总馆作为分馆。 1955 年，南京馆的全部藏书陆续运至北京，馆舍不够成为急待解决的问题。 1956 年 4 月，由周恩来总理批准建立“全国地质图书馆”，并新建图书馆楼（图 8 ）。
1996 年，第 30 届国际地质大会在北京召开，一座大型的现代图书馆大楼（现在的馆舍）应运在北京学院路 29 号落成，建筑面积达 1.3 万平方米（图 11 ，图 12 ，图 13 ，图 14 ）。 2000 年全国地质图书馆更名为中国地质图书馆。 2006 年 9 月中央机构编制委员会办公室批复中国地质图书馆加挂中国地质调查局地学文献中心牌子。
目前地质图书馆藏书已达 83 万册，各类地质图件 1 万多套，是亚洲地区最大的地学专业图书馆。