La primera mención histórica que existe sobre la Biblioteca de Alejandría remite a las Cartas de Aristeas (180-145 a.C.), un estudioso judío que escribió sobre la presencia en la biblioteca de 72 rabinos que se dedicaban a traducir al griego la Septuaginta (Viejo Testamento). Por aquella época, el emperador Tolomeo I ambicionaba acumular la suma del conocimiento y el arte antiguos, así como el de su propio tiempo, y se dedicó a recopilar todos los libros y pergaminos que le fuese posible conseguir. Hasta ese momento, las bibliotecas eran colecciones privadas de manuscritos. Los sucesores de Tolomeo continuaron con sumo afán el erudito trabajo, a tal punto que Tolomeo III redactó una carta dirigida a “todos los soberanos del mundo”, solicitándoles sus libros a modo de préstamo, para poder copiarlos y traducirlos al griego. Desde Atenas llegaron entonces las obras de Eurípides y Sófocles, que fueron apropiadas por el rey egipcio, quien devolvió luego sólo las copias. Un decreto real estableció también que todas las naves que atracaran en el puerto de Alejandría serían inspeccionadas y sus libros incautados temporariamente para ser copiados. Como resultado de este método un tanto autoritario, muchos de los textos clásicos de la antigüedad han llegado a nuestros días.
El primer erudito en recibir el cargo de bibliotecario en Alejandría fue Zenódoto de Efeso, especializado en el estudio de la poesía. Más tarde, el poeta Calímaco de Cirene realizó el primer catálogo de la biblioteca. Otros bibliotecarios célebres fueron Aristófanes de Bizancio (257-180 a.C) y Aristarco de Samotracia (217-145 a.C.), un reconocido astrónomo. Se cree que la antigua biblioteca contenía unos 500.000 volúmenes y pergaminos, mientras que el anexo en el templo de Serapis (Serapeión) albergaba otros 43.000 libros.
Eratóstenes –el tercer bibliotecario– calculó la circunferencia de la tierra midiendo la distancia entre Asuán y Alejandría, y el largo de las sombras al atardecer en un punto y otro. Esto le permitió deducir la graduación del arco terrestre en esa fracción de terreno. Aristarco aplicó la trigonometría para calcular el tamaño del sol y la luna. Arquímedes -otro de los grandes nombres ligados a la biblioteca y la universidad– exclamó allí su famoso “Eureka” al descubrir que el agua se desplazaba al sumergir en ella un objeto.
La biblioteca adoptó la división del conocimiento ideada por Aristóteles: filosofía, matemáticas, medicina, astronomía, geometría y filología. Cada una de estas ramas brillaba y se desarrollaba en Alejandría en torno de la biblioteca y la vecina universidad. También se profundizaron los estudios sobre hidráulica y mecánica, mientras que la anatomía alcanzó niveles claves al descubrirse que el cerebro y el sistema nervioso estaban integrados, al igual que el corazón y el sistema circulatorio. Todo el saber acumulado por los grandes científicos alejandrinos permaneció desconocido para Occidente durante más de un milenio, hasta la captura de Constantinopla por los cruzados a comienzos del siglo XIII. Más tarde, esos conocimientos jugaron un papel fundamental en la aparición del Renacimiento en Europa.
Los arqueólogos no han identificado los restos de la vieja biblioteca, pero sí encontraron partes del anexo del Serapeión. Los avarates de la biblioteca estuvieron siempre sujetos a las ambiciones y los miedos de los emperadores y conquistadores ante el conocimiento. En el 47 a.C., durante la guerra civil entre Julio César y Pompeyo Magno, un incendio destruyó la flota egipcia del César y alcanzó algunos depósitos de los libros. En el 272 d.C., el emperador romano Aureliano ordenó que se incendiara la biblioteca. Luego fue restaurada, pero en el 391 otro emperador –Teodosio I– se ensañó con todos los edificios de la ciudad, y nuevamente la biblioteca fue dañada. La colección se mantuvo hasta el siglo VII, pero durante la conquista musulmana de Egipto, el Califa Omar (581-644) ordenó incendiarla en el nombre de Mahoma, acabando finalmente con ella. Sinembargo, sus viejos libros ya habían sido copiados incontables veces y distribuidos en barco por los mares del mundo.