La Biblioteca Luigi Chiarini del Centro Sperimentale di Cinematografia è la più grande struttura specializzata in ambito cinematografico esistente in Italia. Fondata nel 1935, conserva e raccoglie oltre 138.000 volumi, principalmente dedicati al cinema (storia, critica, teoria, estetica, linguaggio, tecnica, animazione, cataloghi di festival, produzione, distribuzione, diritto, biografie, filmografie, repertori bio-bibliografici e bibliografie), oltre a materiali relativi ad audiovisivi, costume, scenografia, fotografia, arte, fumetti, musica, letteratura, sociologia, filosofia e testi teatrali e narrativi.
Tra i suoi tesori, la biblioteca conserva fondi archivistici e bibliografici di numerosi professionisti del cinema, tra cui attori, registi, sceneggiatori, costumisti, scenografi, musicisti e critici, contribuendo così alla valorizzazione del patrimonio culturale cinematografico italiano. 
Con il suo vasto patrimonio specializzato, che include libri, riviste, sceneggiature originali, documenti di archivio e altro ancora, la biblioteca si è trasformata nel corso degli anni da luogo di conservazione a centro di ricerca di rilevanza internazionale. Un aspetto significativo del lavoro della biblioteca è il progetto di digitalizzazione, che mira a preservare le riviste rare e altri materiali preziosi, rendendoli accessibili sul sito web della Fondazione e su piattaforme specializzate. Le mostre virtuali sul sito della Fondazione offrono un'ulteriore opportunità di esplorare il patrimonio della biblioteca attraverso gallerie curate di documenti provenienti dagli archivi personali dei creatori.
La biblioteca è attivamente impegnata nella promozione e nell'accessibilità dei suoi fondi attraverso varie iniziative, tra cui percorsi didattici, laboratori, presentazioni a convegni, pubblicazioni editoriali e partecipazioni a esposizioni ed eventi culturali.