图书馆于1946年2月迁至今桃园市境内；1950年台湾省行政区划调整后，桃、竹、苗分治，原「新竹县立图书馆」也易名为「桃园县立图书馆」。1983年7月，桃园县立文化中心成立，「桃园县立图书馆」成为其中之一的馆组。1986年，桃园县立图书馆首度针对图书馆自动化工作进行研议，参考台北市政府《图书馆自动化作业研究报告》作初步规画，于1988年7月正式完成3万3千余笔书目的建档作业。2006年12月，完成了桃园县读者档案整合，推动「一证通用政策」；2008年6月，开始实施「桃园县公共图书馆馆际合作借阅服务」