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Fu Tolomeo I Soter il faraone che per primo sostenne e finanziò il progetto della costruzione della Biblioteca ad Alessandria, biblioteca che, nei disegni del faraone, non solo doveva trasformarsi nel più importante centro di aggregazione e documentazione per i saggi e i dotti del tempo, ma doveva contenere all'interno delle sue mura la più grande collezione di libri mai vista prima, trasformandosi in centro di raccolta di tutto lo scibile umano.
I lavori per la costruzione della nuova biblioteca iniziarono intorno al 290 a.C., sotto la supervisione di Demetrio Falereo. Costui, cresciuto ad Atene nella Scuola Aristotelica, aveva imparato dai discepoli di Aristotele il metodo di conservazione e catalogazione dei libri e ne aveva fatto tesoro. Trasferitosi ad Alessandria ed entrato nella cerchia del Faraone, fu l'ideatore e l'iniziatore della costruzione della biblioteca, aiutato, nel suo lavoro di raccolta del materiale, da un gran numero di filologi, scribi, dotti.
L'opera continuò anche sotto il regno di Tolomeo II il Filadelfo, il faraone che maggiormente contribuì all'ampliamento dell'archivio dei testi presenti nella biblioteca. Secondo Galeno, infatti, fu proprio il Filadelfo a creare il cosiddetto "fondo delle navi": in pratica, su ordine del sovrano, tutti i libri presenti sulle navi che facevano scalo ad Alessandria dovevano essere ricopiati; gli originali erano trattenuti e ai legittimi proprietari erano restituite le copie. Tolomeo II fece anche un appello a tutti i sovrani della terra perché inviassero ad Alessandria qualunque opera in loro possesso su qualsiasi argomento.
In realtà, le Biblioteche costruite in Alessandria erano due. La prima, la più importante, era edificata all'interno del complesso del Museum, centro di cultura greca attrezzato per le indagini mediche, astronomiche e biologiche, nel quartiere della reggia, Bruchion. Doveva contenere più di 500.000 rotoli, tra opere originarie e copie, provenienti da tutto il mondo, dal Mediterraneo come dal Medio Oriente, dalla Grecia come dall'antico Egitto, tutte sapientemente tradotte in greco. La seconda, invece, più piccola e modesta, costituita dal materiale scartato dalla biblioteca madre (circa 43.000 rotoli), la biblioteca del Serapeo, era esterna al palazzo e destinata all'uso dei profani.
La presenza, in un unico luogo, di tanta cultura portò, nel giro di pochi anni, alla trasformazione della Biblioteca in una vera e propria officina del sapere, trasformando Alessandria in un centro di cultura pari, se non superiore, alla stessa Atene.
Purtroppo, nel 48 a.C., durante le guerre alessandrine che videro coinvolto Cesare e il suo esercito, il patrimonio librario del Museum subì un primo, doloroso, attacco. La conseguenza dell'incendio appiccato dai romani alle navi attraccate nel porto e ai quartieri circostanti, fu la perdita, secondo quanto riferisce Livio, di circa 40.000 rotoli di papiro.
In seguito, la biblioteca fu sottoposta ad altri danneggiamenti di cui uno grave, tra il 270 e il 275 d.C., ai tempi del conflitto tra l'Imperatore Aureliano e Zenobia di Palmira.
Un grave colpo alla biblioteca fu inferto, nel 412, dal patriarca di Alessandria (Teofilo o Cirillo?), divenuta, nel frattempo, cristiana. Un gruppo di monaci fanatici videro nella biblioteca il luogo di perdizione per eccellenza, custode com'era dei libri più svariati, spesso lontani dalle posizioni della Chiesa, come i testi pagani e quelli di alchimia e magia, e vi appiccarono fuoco. Andarono così perduti circa i due terzi delle opere in essa contenute. Risale a quell'episodio la nascita del mito della figura di Hipatia, figlia del matematico Teone, allora conservatore e responsabile della biblioteca. La fanciulla, indipendente e libera, era, secondo la tradizione, un'astronoma molto vicina alla Scuola neoplatonica. Linciata dalla folla aizzata dai monaci fanatici, fu bruciata viva come una strega nella biblioteca che tentò di difendere prima che questa fosse data alle fiamme.
La Biblioteca pur tuttavia sopravvisse ancora per qualche secolo, fino a quando l'Egitto fu conquistato dal califfo Omar. A chi gli chiedeva cosa si dovesse fare delle migliaia di testi che ancora restavano nella Biblioteca, rispose: "Se i libri non riportano quanto scritto sul Corano, allora vanno distrutti, perché non dicono il vero. Se i libri riportano ciò che è scritto sul Corano, allora vanno distrutti ugualmente, perché sono inutili".
La Biblioteca fu data alle fiamme con tutto ciò che conteneva e distrutta. Correva l'anno 642 dell'era cristiana, anno 20 del calendario arabo.