Fin dalla sua fondazione il Collegio Campana venne dotato di una raccolta libraria, ad uso sia dei collegiali che dei seminaristi, che si è arricchita nel tempo con opere di grande pregio grazie ai lasciti dei vescovi Pompeo Compagnoni (1740-1774), Guido Calcagnini (1776-1807) e più tardi del carmelitano Agostino Maria Molin (1775-1840).
Nel 1851 il vescovo Giovanni Soglia Ceroni approvò il trasferimento della biblioteca in una delle sale del piano nobile del palazzo dove ancora si possono ammirare le scaffalature lignee originali e il soffitto decorato a grottesche.
Alla fine del XIX secolo, per gli effetti innescati dall’applicazione della legge Casati (1859) e del Decreto del Commissario Lorenzo Valerio (1861) che provocò una lunga contesa sulla ripartizione dei beni del Seminario da quelli dell’eredità Campana, il Seminario vescovile fu costretto ad abbandonare il Palazzo.
La ricca biblioteca venne divisa tra il nuovo Seminario, cui spettò la maggior parte dei volumi provenienti dall’eredità Molin, e il Collegio, che poté incrementare il patrimonio grazie alla donazione fatta dal Comune di Osimo di parte dei volumi appartenuti a Giuseppe Ignazio Montanari.
Oggi la collezione conta circa 16.000 volumi ed è costituita in massima parte da volumi antichi, tra cui si segnalano 155 manoscritti (secc. XIV-XX) – diversi dei quali miniati –, 20 edizioni incunabole e gli atlanti geografici di Gerard Mercator e Joan Blaeu.
Dal 2017 è in corso la campagna di catalogazione del patrimonio librario in OPAC SBN – Catalogo del Servizio Bibliotecario Nazionale, che verrà completata nel 2021.