Perfettamente conservata, è una delle più antiche biblioteche conventuali umanistiche, oggi incorporata in un vasto edificio neoclassico, costruito a metà dell'800. La biblioteca, voluta da Malatesta Novello, fu realizzata da Matteo Nuti (1447-1452) che progettò un ambiente rinascimentale di gusto fiorentino. Un portale, con battenti lignei intagliati (1454), dà accesso alla lunga aula dove, in due file di plutei originali, sono esposti 343 codici, preziosi per la bellezza delle scritture e la ricchezza delle miniature. Nel salone antistante è conservata la Biblioteca Piana, biblioteca privata del papa cesenate Pio VII Chiaramonti, con manoscritti miniati, incunaboli ed edizioni rare. Da qualche anno ha rinnovato gli spazi inglobando la biblioteca Bettini dedicata ai ragazzi e la Mediateca di San Biagio con dvd e volumi dedicati al cinema, alla musica e alla grafica