Nel 1524 Clemente VII aveva ordinato a Michelangelo di progettare e costruire un edificio dove poter collocare la biblioteca medicea, acquistata da Leone X, custodita dai Domenicani nei locali della Chiesa di San Marco. Nel 1558 ebbe termine la costruzione dell'edificio destinato ad ospitare la Biblioteca Medicea Laurenziana, inserita nel complesso monumentale della Chiesa di San Lorenzo. La Biblioteca fu aperta per la prima volta al pubblico nel 1571.

La Biblioteca conserva opere preziosissime anche da un punto di vista scientifico. Nel 1491 Agnolo Poliziano scriveva a Lorenzo il Magnifico, che lo aveva incaricato di reperire importanti manoscritti scientifici, di aver trovato presso Giorgio Valla «alcuni libri di Archimedes... che ad noi mancano». Di quei manoscritti, conosciuti come Codice A, Lorenzo ne fece trarre una copia che è oggi conservata nella Biblioteca Laurenziana e che costituisce l'esemplare più importante del Corpus archimedeo, essendo andato perduto l'originale di Valla. Negli stessi anni Giovanni Lascaris, sempre dietro richiesta di Lorenzo, ritrovò in Grecia la preziosa raccolta di testi medici antichi, fra cui gli scritti di Ippocrate, appartenuta al medico bizantino Niceta, attualmente conservata tra le collezioni della Biblioteca. La Biblioteca possiede inoltre i manoscritti e i codici greci e latini del Monastero di Camaldoli e la Naturalis Historia di Plinio che Cosimo il Vecchio fece acquistare a Lubecca e che costituì il primo codice completo dell'importante enciclopedia naturalistica, in seguito tradotta da Landino.