Vanha kirjastorakennus
Pääkirjaston vanha rakennus valmistui vuonna 1903. Sen rakennutti ja luovutti Turun kaupungille kauppaneuvos Fredric von Rettig. Rakennuksen suunnitteli Karl August Wrede ja se on pinta-alaltaan noin 2 900 m². Se edustaa hollantilaista myöhäisrenessanssia, ja sen esikuvana on ollut Tukholman ritarihuoneKaupunginhallituksen puheenjohtaja Aleksi Randellin puheTurun kirjastotalo oli kolmas Suomessa. Turkua ennen oman kirjastotalonsa olivat ehtineet saada ainoastaan Helsinki ja Rauma.
Uusi kirjastorakennus
Vuonna 2007 Turun kaupunginkirjaston pääkirjaston toiminta laajeni vanhan kirjastotalon viereen rakennettuun uuteen rakennukseen. Uuden kirjastotalon suunnitelusta vastasi Arkkitehtitoimisto JKMM Oy, ja sen pääsuunnittelijana toimi arkkitehti Asmo Jaaksi. Rakennuksen huoneistoala on noin 5 400 m².Turun Kaupunginkirjaston pääkirjasto koostuu nykyisin kolmesta rakennuksesta: vanhasta ja uudesta kirjastotalosta sekä vuonna 1818 valmistuneesta entisestä maaherran kansliarakennuksesta. Kirjaston rakennuksia yhdistää toisiinsa käytävä, joka kulkee vanhasta kirjastosta nykyisin kahvilana toimivan kansliarakennuksen ohittaen uuteen kirjastorakennukseen. Uudessa kirjastorakennuksessa sijaitsevat tietokirjallisuus- ja lehtiosastot sekä lasten ja nuorten osasto. Vanhaan kirjastorakennukseen sijoitetaan vuonna 2008 valmistuvan kunnostuksen jälkeen kaunokirjallisuus, taiteet ja musiikki.
Uutta kirjastotaloa rakennettaessa noudatettiin nk. prosenttiperiaatetta, jonka mukaan tietty osa rakentamiskustannuksista varattiin kirjastoon tehtäviin taidehankintoihin. Kirjaston yleisötiloihin hankittiin viisi tilausteosta. Teokset olivat Saara Ekströmin Alkukirjain ja Aakkoset, Hans Christian Bergin Visual Vortex - Passage of Events, Hilkka Könösen Vestigia, Ann Sundholmin Hetkinen ja Merja Pitkäsen Esiintymä. Hankitut teokset liitettiin Wäinö Aaltosen museon hallinnoimaan Turun kaupungin taidekokoelmaan.

