Thư viện nghiên cứu (Research library) là một thư viện chứa bộ sưu tập tài liệu chuyên sâu về một hoặc một số chủ đề. Nơi đây lưu giữ các nguồn thông tin, hồ sơ, tư liệu, sách vở về một hay nhiều lĩnh vực. Thư viện này sẽ hỗ trợ cho công tác nghiên cứu học thuật hoặc khoa học và có đủ các nguồn sơ cấp và cả nguồn thứ cấp, thư viện nghiên cứu thường sẽ bao gồm việc tuyển chọn chuyên sâu các tài liệu về một chủ đề hoặc tập hợp chủ đề cụ thể và chứa nguồn chính cũng như nguồn thứ cấp. Thư viện nghiên cứu được thành lập để đáp ứng nhu cầu nghiên cứu chuyên sâu và do đó, được lưu trữ các tài liệu xác thực với nội dung có chất lượng. Thư viện nghiên cứu thường được gắn với các tổ chức học thuật hoặc nghiên cứu chuyên về chủ đề đó và phục vụ các thành viên của tổ chức đó. Bộ sưu tập tài liệu của thư viện nghiên cứu tập trung vào một hoặc nhiều chủ đề hoặc lĩnh vực nghiên cứu và tài liệu có sẵn về các chủ đề đó thường bao quát và chuyên sâu hơn tài liệu có trong các thư viện công cho mượn. Các tổ chức như trường đại học có thể có nhiều thư viện nghiên cứu trong khuôn viên trường, mỗi thư viện dành riêng cho các khoa hoặc môn học khác nhau. Các thư viện nghiên cứu cũng có thể xuất bản nghiên cứu học thuật của riêng họ do các thủ thư thực hiện về các chủ đề, chủ điểm được lựa chọn.