1888. gadā pie Talsu Sadraudzīgās biedrības tiek iekārtota pirmā sabiedriskā bibliotēka Talsos. Rakstos atrodam ziņas, ka šī bibliotēka bijusi laba, bet gājusi bojā 1905. gada notikumos kopā ar pārējo biedrības mantu. Vēlākajos gados tā atjaunota, bet  1. Pasaules kara gados atkal iznīcināta.

Latvijas PSR Centrālā Valsts arhīva tā laika dokumenti liecina, ka 1920. gada 20. aprīlī Talsos sāk darbu Latviešu Jaunatnes savienības bibliotēka, kura drīz vien tiek pārveidota par pilsētas bibliotēku. Jaunā bibliotēka savas darbības sākumā atrodas pilsētas valdes namā Rīgas ielā 2 /tagad K.Mīlenbaha iela/. Grāmatas izsniegtas bez atlīdzības divas reizes nedēļā pa divām stundām. Sākumā bibliotekāra pienākumus veicis Ernests Štrauss, bet drīz vien tos uzņēmusies pamatskolas skolotāja Natālija Meijere. Līdzekļus bibliotēkas uzturēšanai devusi pilsētas valde un Kultūras fonds. Piešķirto līdzekļu pamatā bijis tā saucamais „izpriecas nodoklis”, kas radies no dažādu organizāciju rīkoto pasākumu ienākumiem. Lai kļūtu par lasītāju, bijis vajadzīgs respektējams galvotāja paraksts. Par to stāsta bibliotēkas lasītājs Ansis Liepiņš savās atmiņās:

„Un tā es kļuvu par Talsu bibliotēkas lasītāju. Man vajadzēja iesniegt attiecīgu pieteikumu ar galvojumu, ka lasīšanai saņemtās grāmatas nenozaudēšu, bet atnesīšu laikā atpakaļ. Grāmatas izsniedza uz divām nedēļām. Ja nokavēja, bija jāmaksā neliela soda nauda. Parasti izsniedza ne vairāk par divām grāmatām. Man izdeva lasītāja karti ar 213. numuru un pirmā grāmata, ko paņēmu lasīt, bija brāļu Kaudzīšu „Mērnieku laiki”. Jāpiebilst, ka par bibliotēkas lasītājiem varēja kļūt tikai pilsētas iedzīvotāji.”

1945. pilsētas bibliotēka tiek pārveidota par Talsu apriņķa bibliotēku. Par bibliotēkas vadītāju sāk strādāt Jānis Tāle, kurš bibliotēku vada līdz 1970. gadam.

1949. gada beigās tiek likvidēts Talsu apriņķis un izveidots Talsu rajons, līdz ar to Talsu apriņķa bibliotēka tiek pārdēvēta par Talsu rajona bibliotēku.

1975. gadā rajona bibliotēka tiek pārdēvēta par rajona centrālo bibliotēku. Pēc Jāņa Tāles aiziešanas pensijā, viņa vietā 1970. gada janvārī par bibliotēkas vadītāju sāk strādāt Ilga Pāvuliņa.

No 1984. gada par Talsu rajona centralizētās bibliotēku sistēmas direktori tiek nozīmēta Vija Nagle.

Ar 1998. gada 1. jūliju Talsu rajona padome bibliotēku nodod Talsu pilsētas pašvaldības pārziņā – tā kļūst par Talsu Galveno bibliotēku.

2009. gadā, izveidojot novadus, bibliotēka tiek finansēta no Talsu novada pašvaldības līdzekļiem.

No 2019. gada bibliotēkas ēka paceļas Leču kalnā. 1920. gadā šajā kalnā Andrejs Kūnavs “Lecis” uzcēla savu dzīvojamo māju, toreiz Tukuma ielā 15. Sētā izvietojās kūtis, staļļi, klēts un kalpu māja. Dzīvojamā māja saglabājusies līdz mūsu dienām. Lai tai piekļūtu, no ielas veda bruģēts ceļš ar liepu aleju. Mājas priekšā bija izveidota liela puķu dobe. Līdz kalpu mājai varēja piekļūt, ejot taisni pāri “Leču” kalnam no Brīvības ielas. Rudeņos, kad lija, pa slideno kalna taciņu nebija iespējams kalnā uzkāpt. 1965. gadā kalnu daļēji noraka un uzcēla universālveikalu “Kursa” ar restorānu “Kurzeme” un ēdnīcu.