1906 m. istoriniuose šaltiniuose randame pirmą kart paminėtą Plungėje veikusią legalią parapijos biblioteką 1 (tų laikų papročiu vadinamą knygynu-skaitykla). Biblioteka „[…] priėmė visus, kas tik peržengdavo slenkstį, tačiau ėmė 50 caro kapeikų mokestį“ 2 . Šios bibliotekos knygos buvo antspauduojamos antspaudu „PLUNGĖS KNYGYNAS“.
1926 m. Plungėje prie valsčiaus Savivaldybės įsteigtas knygynas (biblioteka). Lietuvių išeivijos atstovai (R. Krasauskas ir Z. Ivinskis) Bostone leistoje „Lietuvių enciklopedijoje“ mini miesto savivaldybės skaityklą-biblioteką 3. Daugiau žinių apie šią biblioteką yra LCVA rastame dokumente (rado istorikas Edmundas Mickūnas). Čia rašoma, kad „1926 metais rugsėjo 14 d. valsčiaus tarybos nutarimu prie valsč. Savivaldybės įsteigtas knygynas; knygos duodamos skaityti valsčiaus gyventojams nemokamai […]. Knygyne yra beveik visos lietuvių kalba 1919–1926 metais išleistos, ūkio srity, knygos, daug istorijos, gamtos mokslo, dailiosios literatūros, kooperatinių, tikybinių ir kitokių knygų“ 4.
1939 m. įsteigta Plungės valstybinė viešoji biblioteka. Vokietijai nuo Lietuvos atplėšus Klaipėdos kraštą, evakuojamos kultūrinės įstaigos, tame tarpe ir bibliotekos. Tuomet į Plungę perkeliama Pagėgių valstybinė viešoji biblioteka, kuri tampa Plungės valstybine viešąją biblioteka. Kartu su biblioteka atsikelia ir jos vedėjas Volfredas Turnevičius.
Karo metais iš fondų įsakyta atrinkti visus po 1940 m. birželio mėnesio išėjusius spaudinius, nurodyta, kurių rašytojų kūrinių neišduoti skaitytojams. Iš bibliotekos išimta visa vokiečiams nepalanki literatūra, taip pat žydų autorių kūriniai. Biblioteka kurį laiką nedirba, neturi tarnautojų ir tinkamų patalpų.
Pokario metais ieškant erdvesnių patalpų biblioteka kilnojama iš vienos vietos į kitą. 1949 m. biblioteka – Vytauto gatvėje, labai ankštose patalpose, kuriose tais metais įkuriamas ir vaikų skyrius. 1950 m. biblioteka perkeliama į pastatą Žemaitės alėjoje (dabar Laisvės al. 6) į truputį erdvesnes patalpas, o 1953 m. – į Komunarų (dabar Vytauto) gatvės Nr. 8 pastatą.
1954 m. Vaikų bibliotekai suteiktos atskiros patalpos Plungės parke esančioje laikrodinėje. Vaikų biblioteka laikrodinėje turėjo du kambarius pirmame aukšte: skaityklą ir knygų fondą. Kituose šio pastato kambariuose veikė Pionierių ir moksleivių namai su atskiru įėjimu. Biblioteka laikrodinėje uždaryta apie 1963 m., o jos fondas perkeltas į pastatą Vytauto gatvėje (Nr. 8). Tuomet šiame pastate, šalia suaugusiųjų bibliotekos atidarytas Vaikų literatūros skyrius.
1977 m. vykdant masinę bibliotekų centralizaciją Lietuvoje, Plungės rajoninė biblioteka tapo Plungės centrine biblioteka. 1978–1979 m. Plungės centrinei bibliotekai atitenka du pastatai Žemaitės alėjoje (dabar – Laisvės al. Nr. 19 ir Nr. 17). Pirmasis – statytas 1936 m. kaip Plungės miškų urėdija, antrasis – medinis, valstybės saugomas paveldo objektas, kuriame XX a. pradžioje gyveno Marijos Oginskienės advokatas Skladovskis.
1988 m. bibliotekoje įkurta Plungės sąjūdžio grupė. Spalio 30 d. virš bibliotekos pastato iškelta Lietuvos trispalvė.
1994 m. panaikinamas Plungės rajono kultūros skyrius ir biblioteka tampa savarankiška įstaiga.
1995 m. spalio 9 d. keičiamas bibliotekos pavadinimas. Plungės rajono centrinė biblioteka tampa Plungės rajono savivaldybės viešąją biblioteką.
2003 m. pradėtas kurti elektroninis katalogas. Biblioteka įsijungia į LIBIS (Lietuvos integralią bibliotekų sistemą). 2007 m. įdiegta LIBIS skaitytojų aptarnavimo posistemė ir bibliotekos skaitytojus pradėta aptarnauti tik su elektroniniais skaitytojų pažymėjimais.
2002 m. rugsėjo 17 d. Lietuvos Respublikos Vyriausybės nutarimu patvirtinta Bibliotekų renovacijos ir modernizavimo 2003–2013 metų programa, kurioje numatyta ir Plungės viešosios bibliotekos naujo pastato statyba. Viešajai bibliotekai numatyta pritaikyti laikrodinę su atkuriama oranžerija. Taip pat numatoma restauruoti ir esamus bibliotekos pastatus. Tačiau biblioteką perkelti į laikrodinę nebuvo lengva. Kai kurie valdžios ir visuomenės atstovai tam prieštaravo. Todėl 2005 m. vykdoma parašų rinkimo akcija – dėl bibliotekos perkėlimo į laikrodinę. Surinkta daug parašų, kreiptasi į vyriausybę. 2006 m. surengtas simbolinis Viešosios bibliotekos atidarymas laikrodinėje. Dalyvavo Plungės valdžios ir bendruomenės atstovai, suinteresuoti, kad laikrodinės pastatas būtų pritaikytas bibliotekai. 2008 m. birželio 26 d. Plungės rajono savivaldybės taryba priėmė sprendimą „Dėl pritarimo investicijų projektui „Plungės rajono savivaldybės viešosios bibliotekos pastato rekonstrukcija ir Oginskių dvaro ansamblio laikrodinės-oranžerijos restauravimas ir pritaikymas bibliotekos reikmėms“. 2009 m. iš Valstybės investicijų programos (VIP) gautas finansavimas ir pradėti pirmieji laikrodinės restauravimo darbai.
2012 metais buvo baigta laikrodinės-oranžerijos renovacija ir spalio 13 d. biblioteka persikėlė į naujas patalpas.
Biblioteka įsikuria seniausiame miesto pastate, istorine ir kultūrine prasme viename svarbiausių kultūros paveldo objektų – buvusioje Oginskių dvaro laikrodinėje-oranžerijoje. Į buvusias bibliotekos patalpas (Laisvės al. 19), iš medinio advokato Skladovskio namelio (Laisvės al. 17) perkeliamas Plungės viešosios bibliotekos vaikų literatūros skyrius.
2015 m. į Plungės laikrodinės bokštą įkeliamas naujas varpas. Varpą Plungės viešajai bibliotekai padovanojo plungiškių verslininkų šeima.
2013 m. Plungės viešoji biblioteka dalyvauja tarptautinėje Europos Sąjungos programoje „Veiklus jaunimas“, kurią finansuoja Europos Sąjungos programa Erazmus+. Pagal šią programą į Plungės viešąją biblioteką kasmet atvyksta savanoriai iš užsienio šalių. Nuo 2013 m. iki 2016 m. čia jau dirbo 6 savanoriai (iš Ispanijos, Prancūzijos, Turkijos, Ukrainos ir Portugalijos). Savanoriai po 6–10 mėn. dirba bibliotekoje, dalyvaudami bibliotekos projektuose bei įvairiose kūrybinėse veiklose.
2017 m. už projektą „Plungės išmanusis parkas“ biblioteka apdovanota „Sėkmingiausio turizmo produkto“ nominacija.
Šio projekto dėka, Plungės parkas tapo „Išmaniąja“ zona. Sukurta virtuali edukacinė-pažintinė programa, pritaikyta mobiliesiems įrenginiams, skirta interaktyviai pažinčiai su Plungės parko augmenija, gyvūnija bei istorija.