Одна из старейших медицинских библиотек России. Образована в соответствии с Уставом Тамбовского медицинского общества, в котором была установлена ставка библиотекаря. Первоначально размещалась в Тамбовской губернской земской больнице, а с 1900 г. стала её структурным подразделением. В 1918–1945 гг. была библиотекой Тамбовской городской больницы (Тамбовской советской больницы). В 1993–2016 гг. располагалась в здании Второй городской больницы им. Архиепископа Луки Тамбова. С 1946 г. является областной, а с 1967 г. — научной библиотекой. В 1980–1989 гг. под её руководством была создана региональная медицинская централизованная библиотечная система (ЦБС), состоящая из Тамбовской областной научной медицинской библиотеки и 22-х её филиалов в разных городах и районах области. Библиотечно-библиографическое обслуживание специалистов-медиков вышло на новый уровень развития и использования за счёт создания: электронных баз данных (электронного каталога книг — с 1998 г., а аналогичной картотеки статей из медицинских периодических изданий — с 2000 г., базы данных «Профессиональные издания» с 2009 г.), сайта ОНМБ в Интернете (с 2007 г.), тематических библиографических пособий и др. В 2004 г. в ОНМБ был открыт центр правовой информации. Участник корпоративных проектов «Российская медицина» Центральной научной медицинской библиотеки 1-го МГГУ им. И. М. Сеченова, Национального информационно-библиотечного центра «ЛИБНЕТ» и других. Неоднократно реформировалась и переименовывалась (2000–2015). С 2017 г. — Информационно-библиотечный отдел ТОГБУ «Центр материально-технического обеспечения деятельности учреждений здравоохранения».