История библиотеки начинается с 30-х годов. Архивная копия заседания президиума городского совета от 20 июля 1938 года гласит, что детская библиотека своего помещения не имеет, а находится вместе с городской библиотекой в тесном помещении по улице Пожарной, 12 (ныне улица 40 лет Октября), которое по своей площади не соответствует нормальной работе библиотеки.
    17 мая 1946 года в целях разгрузки городской библиотеки и более целесообразного использования книжного фонда детской библиотеки Исполком горсовета решил: передать городскую детскую библиотеку дому пионеров, сохранив за ней самостоятельность в распоряжении кредитами (Протокол № 11). Эта дата и считается днем основания библиотеки.
Примерно с 1947 года детская библиотека стала занимать отдельные площади во Дворце культуры железнодорожников. Сначала две комнаты общей площадью 53 м², для обслуживания читателей, а с 1964 года — еще одну, площадью 33 м², где был расположен читальный зал.
    Библиотека завоевала популярность у горожан. Библиотекари в обслуживании читателей учитывали индивидуальные интересы каждого ребенка.
    Работали два абонемента — для учащихся 1-4 классов, 5-9 классов, и читальный зал.
    С 1948 года по 1953 заведующей детской библиотекой была назначена Селезнева Зинаида Кузьминична. В те годы вместе с ней работали: Ермолаева Любовь Ивановна, Карзникова Анастасия Дмитриевна, Малишевсая Альбина Петровна, Голубева Светлана Павловна, Пестренина Клавдия Семеновна, Никитина Маргарита Николаевна и другие. С 1964 по 2013 год коллектив детской библиотеки возглавляла Глинченко Валентина Дмитриевна. К началу 80-х годов штат детской библиотеки уже состоял из шести библиотечных работников.
    В мае 1980 года произошла централизация библиотек города. Детская библиотека приобрела статус Центральной детской библиотеки.    В 2007 году Центральная детская библиотека переехала из ДК железнодорожников в более просторное помещение по адресу улица Деповская № 17, где находится и в настоящее время. Библиотека занимает площадь 161,8 м², имея все условия для дифференцированного обслуживания пользователей.
    Основной деятельностью Центральной детской библиотеки была и остается работа с читателем и книгой.
   Со временем меняются формы и методы работы с читателями, этому, в немалой степени, способствует приход в библиотеку новых информационных технологий. Так традиционная книжная выставка приобрела новые игровые элементы (выставка-вопрос, выставка-конкурс, выставка-кроссворд). Всегда используется видеоряд — виртуальная книжная выставка. Доступ детей к библиотечным компьютерам открыл возможность работы в сети интернет. При библиотеке действует клуб «Семейный узелок»,  который работает с приемными и опекаемыми  семьями  и  кружок  «Книгурёнок», работающий на базе детских садов города.
   Коллектив ЦДБ ведет свою работу в тесном контакте с культурными и образовательными учреждениями города. Проводятся выездные мероприятия в детские сады и школы. Во время каникул проводится множество увлекательных мероприятий для летнего досуга детей. Сегодня коллектив Центральной детской библиотеки возглавляет заместитель директора ЦБС по работе с детьми Дроботова Галина Николаевна. Рядом с ней трудятся Шишкова Наталья Борисовна – библиотекарь читального зала, Корзун Виктория Вячеславовна – библиотекарь старшего абонемента, Бородкина Александра Сергеевна – библиотекарь младшего абонемента, Горлунова Анастасия Ивановна – библиотекарь читального зала.
  За добросовестный труд  и большой вклад в развитие библиотечного дела в городе коллектив ЦДБ неоднократно поощрялся Благодарственными письмами культурных учреждений разного уровня.
    Творческие сотрудники библиотеки сохраняют все лучшее, что удалось в практике работы, а также ищут новые формы и методы привлечения детей к чтению.