La Biblioteca Estense di Modena dal 2015 è assegnata alle Gallerie Estensi assieme alla Pinacoteca Nazionale di Ferrara, al Museo Lapidario Estense di Modena a al Palazzo Ducale di Sassuolo.
La Biblioteca Estense, biblioteca dinastica per antonomasia, creata per volere dei signori di Ferrara già sul finire del 14. secolo, rimane ad essi strettamente legata fino al dissolvimento del ducato. Costituita da un numero ragguardevole di miniature e di opere di interesse letterario, storico e artistico fin dall'epoca del marchese Niccolò 3., viene accresciuta in epoca rinascimentale da Leonello, Borso, Ercole e Alfonso, che l'arricchiscono di importantissimi manoscritti e di preziose edizioni a stampa. In seguito alla convenzione faentina, con la quale gli Estensi cedono Ferrara al Pontefice, la biblioteca viene trasferita dal castello di Ferrara a Modena, divenuta la nuova capitale nel 1598. Per volontà ducale tutto il complesso librario era affidato alle cure di un dotto, esperto e fidato, e risale agli ultimi anni del Seicento il primo vero ordinamento bibliografico, con i volumi contrassegnati da un codice alfanumerico, corrispondente alla voce in catalogo. Tra i primi a inaugurare la serie mai interrotta dei bibliotecari è stato, dal 1677 al 1686, Giovanni Battista Boccabadati, insigne scienziato, giurista e letterato che prestò servizio presso la corte, oltre che in qualità di bibliotecario, anche come ingegnere degli stati estensi. Nel secolo successivo, l'incarico venne affidato anche ai due grandi eruditi Ludovico Antonio Muratori e Girolamo Tiraboschi che, con la loro sapiente gestione, acquisirono le più importanti pubblicazioni a stampa e i più preziosi manoscritti che comparivano sul mercato europeo.
Nella seconda metà del Settecento, l'azione del duca Francesco 3. condizionò lo sviluppo e il carattere della biblioteca, che egli volle rendere pubblica con solenne cerimonia nel 1764, e alla quale affiancò nel 1772 la biblioteca dell'Università, con i suoi pregevoli nuclei filosofici, giuridici e scientifici.