蒲郡市立図書館
大正文庫(1914-1961)
宝飯郡蒲郡町三河木綿の生産や製塩などで栄えた街であり、大正期から昭和初期には三河湾の竹島を中心に観光業が発展した。1914年（大正3年）4月には大正天皇の即位の礼（御大典）に先立って、御大典記念事業として蒲郡南部尋常高等小学校に蒲郡図書館（大正文庫）が設立された。大正文庫は蒲郡町民が広く利用でき、『蒲郡町誌』が刊行された1928年度（昭和3年度）時点の蔵書数は2,117冊だった。
蒲郡市中央公民館図書室(1961-1969)
戦後の1951年（昭和26年）11月3日には蒲郡町中央公民館（現在の蒲郡郵便局の場所）が開館している。1954年（昭和29年）4月1日に蒲郡町・三谷町・塩津村が合併して蒲郡市が発足すると、1961年（昭和36年）には蒲郡市中央公民館に図書室が設置された。蒲郡市中央公民館図書室には「大正文庫」に加えて、灯火具の収集で知られる郷土史家の岸間芳松から寄贈された「岸間文庫」が設置された。
指定管理者制度導入後(2009-)
2009年（平成21年）4月には図書館の運営に指定管理者制度を導入し、NPO法人ブックパートナーを指定管理者に選出した。これを機に開館時間を「10時-19時」から「9時-19時」に延長している。一般室にレファレンスカウンターを設置し、インターネット専用パソコンを2台設置している。同年8月には開館40周年を記念して「ちびっこ司書」や「図書館探検ツアー」などのイベントを開催した。同年11月には蒲郡市内にキャンパスを有する愛知工科大学附属図書館と蔵書共同利用協定を締結した。
2010年（平成22年）910月には児童文学評論家の赤木かん子を講師に招いた図書館文学講座を開催した。2011年（平成23年）9月には歌人の穂村弘を講師に招いた図書館文学講座を開催し、10月には絵本作家のいわむらかずおを講師に招いた講演会を開催した。2012年（平成24年）4月には再びNPO法人ブックパートナーを指定管理者に選出した（3年間）。2013年（平成25年）4月には「子どもの読書活動優秀実践図書館」として文部科学大臣賞を受賞した。ジャーナリストの猪谷千香の著書『つながる図書館』（筑摩書房、2013年）では蒲郡市立図書館のレファレンス事例が紹介されている。2014年（平成26年）8月には蒲郡市出身の漫画家である大橋裕之の展示会を開催した。
2015年（平成27年）4月には再びNPO法人ブックパートナーを指定管理者に選出した（5年間）。2015年度（平成27年度）には国立国会図書館レファレンス協同データベースへの年間登録数が200点を超えたため、国立国会図書館から初めて感謝状を贈られた。同年度に愛知県の公共図書館で感謝状を贈られたのは、愛知県図書館・名古屋市鶴舞中央図書館・蒲郡市立図書館の3館のみである。
2016年（平成28年）3月には公衆無線LANの利用を開始し、4月には国立国会図書館の図書館向けデジタル化資料送信サービスの利用を開始した。同年5月頃には、図書館司書に「魔法が使えるようになりたい」と聞いた6歳男児への対応が心温まる話であるとしてネット上で話題となった。同年9月11日には旅行ライターの石田ゆうすけを講師に招いて図書館文学講座を開催した。
2017年（平成29年）4月には5年連続で国立国会図書館レファレンス協同データベースへの貢献に対する感謝状を贈られた。同年5月には名古屋スリバチ学会と共同で、「蒲郡凸凹（でこぼこ）地形さんぽ」と題して形原地区と三谷地区のまちあるきを行う全2回の講座を開催した。
本館
蒲郡市立図書館の構造は地上2階建（一部3階建）・地下1階建である。1階にはブラウジングルーム（新聞・雑誌）、展示室、児童室などがあり、2階には一般室、軽読書コーナー、郷土資料室、一般学習室、学生室（学習室）などがある。図書収蔵能力は25万冊である。253席の閲覧席がある。駐車場は70台分ある。交通アクセスは、JR東海道線・名鉄蒲郡線蒲郡駅北口より徒歩約15分である。
金沢ヒューマン文庫
宝飯郡蒲郡町出身の教育者・教育評論家である金沢嘉市は、教員時代に勤務評定問題や学力テスト問題と向き合い、定年退職後の1978年（昭和53年）からは子どもの文化研究所所長などを務めた。1993年（平成5年）7月には本館西側の別館に、金沢からの寄贈書など約5000点を集めた「金沢ヒューマン文庫」が設置された。毎週土曜日の13時から16時まで開放されており、大学院生などに利用されていたという。2004年（平成16年）4月24日にはボランティア団体「金沢ヒューマン文庫を愛し守る会」が発足している。
老朽化や耐震性の問題などから取り壊しが決定したため、2018年（平成30年）6月1日には利用を停止した。蒲郡市立図書館本館も狭隘化が進んでいるため、暫定的に蒲郡市立蒲郡南部小学校2階の相談室に移転した。7月3日に移転作業を行い、配架を行ったうえで10月に利用を再開する予定である。
がまごおり絵手紙大賞（終了）
1989年（平成元年）には蒲郡市立図書館が絵手紙講座を開催し、1991年（平成3年）2月には図書館活動サークルの蒲郡絵てがみの会が発足した。1994年度（平成6年度）には図書館と蒲郡絵てがみの会が協力して、愛知県内から公募する「絵手紙展」を開催した。1995年度（平成7年度）にはこの絵手紙展を発展させ、全国公募の第1回「がまごおり絵手紙大賞」を開催した。応募作品数が1万点を超える年もあり、2009年度（平成21年度）の第15回までは入賞作品を掲載した作品集を刊行していた。2010年度（平成22年度）と2011年度（平成23年度）は応募要件を蒲郡市在住者のみとし、2011年度の第17回をもって開催を終了した。