L'Accademia è sede di due antiche biblioteche d’arte, la Biblioteca Accademica e la Biblioteca Romana Sarti, nate in momenti storici diversi ma oggi connesse in un'unica struttura operativa, in grado di offrire agli studiosi un patrimonio complessivo di oltre 50.000 volumi, comprendente opere antiche e moderne nel campo della pittura, della scultura e dell'architettura, e pubblicazioni periodiche per oltre 150 titoli attinenti lo studio delle Belle Arti. Entrambe le biblioteche si caratterizzano in primo luogo per la ricerca sulle fonti a stampa, sui manoscritti e gli originali d'epoca, complemento  della documentazione conservata  presso l'Archivio Storico.
Relativamente al moderno, prevalgono gli studi critici sulle arti in Italia e all’estero, e la produzione intellettuale degli accademici di oggi, in linea con la natura dell’istituto, scuola secolare di talenti e laboratorio di ricerca attiva.
Tra i fondi speciali è disponibile la donazione dell’archeologo Giuseppe Lugli, che annovera testi sulla materia con approfondimenti di topografia romana e le note manoscritte del suo archivio privato. Da segnalare anche la raccolta titolata a Palma Bucarelli, storica dell'arte negli anni del secondo dopoguerra, leggibile come un percorso attraverso le vicende artistiche e letterarie del Novecento.
In tempi recenti, infine, sono state acquisite su donazione la libreria personale di Giancarlo De Carlo, già Presidente dell’Accademia, e quella di Giorgio Ciucci, accademico Segretario, collezioni utili allo studio e alla formazione professionale dell'architetto.
Per la consultazione in linea del cataloghi comuni, a seguito dell’adesione al Servizio Bibliotecario Nazionale, è attivo il collegamento con il Polo SBN del Comune di Roma e con il Sistema delle biblioteche aderenti al Polo.