加州大学图书馆是世界最大的研究型图书馆之一。包括 伯克利分校图书馆、 戴维斯分校图书馆、 欧文分校图书馆、 洛杉矶分校图书馆、默塞德分校图书馆、 河滨分校图书馆、 圣地亚哥分校图书馆、 旧金山分校图书馆、 圣巴巴拉分校图书馆、 圣克鲁兹分校图书馆10个校园图书馆以及加州大学数字图书馆（California Digital Library，CDL）。每个校园图书馆都是独立的，通过加州大学图书馆系统实现馆藏共享、计算机索引、数字图书馆利用和管理。

加州大学伯克利分校图书馆外景

加州大学图书馆咨询组织（University ofCalifornia Libraries Advisory Structure）负责加州大学图书馆的整体运行工作，下设大学图书馆理事会（CoUL）、行政事务咨询组（ASAG）、指导与监督委员会（DOC）、领导小组（LG）、加州大学数字图书馆（CDL）、项目团队、服务共享团队、知识共享小组（CKG）等组织，对加州大学系统内10个分校图书馆的事务进行统筹管理。加州大学数字图书馆源于1976年加州大学各分校图书馆联合组建的加州大学联合目录数据库（Melvyl Catalog），这是全美最大的图书馆在线目录之一。1977年，加州大学数字图书馆正式创建，是全世界规模最大的数字学术图书馆组织。加州大学数字图书馆主要有4个项目组成，分别是：出版、档案和数字化项目，共享收藏项目，发现与交付项目，加州大学大学监管中心。

加州大学圣地亚哥分校图书馆外景

截至2021年，馆藏文献超过3900万册，其中伯克利分校图书馆由31个主题图书馆和8个附属图书馆组成，馆藏图书1200万册、期刊7万册。伯克利分校的班克罗夫特图书馆是全美国最大的特藏图书馆之一，1905年正式成立，主要馆藏有画报、善本、文学手稿、美国科学技术史、加州大学伯克利分校历史档案等。班克罗夫特图书馆还设有马克·吐温手稿项目、地方口述历史办公室等机构。伯克利分校斯塔东亚图书馆对中文图书的收藏始于19世纪末，拥有纸质中文藏书约58万册，占该馆馆藏总量的51%，是美国西海岸收藏东亚文献最多的图书馆。