Heinätorin kansakoulun julkisivukuva 1872 piirustusten mukaan. 

Vuonna 1899 kirjastolle vuokrattiin tilavampi huoneisto keskemmältä kaupunkia, seppä Jokelan talosta nykyisen Isonkadun ja Saaristonkadun kulmasta.

Kirjaston vuokralaisvuodet loppuivat v. 1910, kun kauppaneuvos Hemming Åströmin perikunta lahjoitti Ainolan puisen jugendhuvilan kirjaston ja museon käyttöön. Tämä kaupunkilaisten piparkakku-Ainolaksi kutsuma rakennus paloi kesällä 1929.

Palon jälkeen Ainolan puistoon päätettiin rakentaa entiselle paikalle kivinen rakennus, johon kirjaston ja museon lisäksi tuli tilat myös maakunta-arkistolle. Arkkitehti Oiva Kallion suunnittelema maakuntatalo vihittiin käyttöön v. 1933 alussa.

Uusi rakennus Ainolan puistossa palveli kaupunkilaisia puoli vuosisataa käyden kuitenkin vähitellen ahtaaksi ja epätarkoituksenmukaiseksi kehittyvälle kirjastolle. Uudet tilat olivat ehtona maakuntakirjasto-oikeuksille, jotka valtioneuvosto myönsi
v. 1973. Kirjaston 100-vuotisjuhlavuonna rakennushanke saatiin vauhtiin, ja viisi vuotta myöhemmin, tammikuussa 1982, Kaarlenväylän varrella Vänmanninsaaressa sijaitseva nykyinen kirjastotalo avattiin yleisölle.

Ensimmäiset sivukirjastot perustettiin 1950-luvulla. Nykyään asiakkaita eri puolilla kaupunkia palveleva 12 lähikirjaston verkko saavuttaa 99 % oululaisista.

Potilaskirjastotoimintaa on ollut vuodesta 1960. Tällä hetkellä kirjastopalveluja on kuudessa sairaalassa tai vanhusten hoitolaitoksessa. Kirjastoauto aloitti liikennöinnin v. 1975 ja loppuvuodesta 2001 otettiin käyttöön pienkirjastoauto.

Oulun kaupungin pääkirjasto 10.5.1992. 
Valokuva © Raimo Ahonen/Oulun kaupunginkirjasto