В 1911 году открылось Надеждинское общество «Образование» для всестороннего внешкольного образования и духовного развития рабочих. Осенью 1913 года совет общества «Образование» добился от нового губернатора Ивана Францевича Кошко разрешения открыть бесплатную библиотеку читальню в заводском поселке Надеждинск. Так появилось небольшое одноэтажное деревянное здание бесплатной библиотеки-читальни, построенное на рабочие деньги. Ее возглавил 36-летний рабочий Николай Григорьевич Елисеев. И хотя обстановка была убогая - два одежных шкафа для книг, два стола и десять табуреток, две лампы и бидон для керосина – это было целое событие в заводском поселке. 

В 1915 году библиотека насчитывала 2165 книг и журналов. 

 В 1942 году исполнилось 90 лет со дня рождения Д.Н.Мамина-Сибиряка, за отличную работу библиотеке было присвоено его имя. В 1974 году в результате объединения библиотек города  в централизованную библиотечную систему (ЦБС) библиотеке был присвоен статус Центральной городской библиотеки. В состав Серовской  ЦБС вошли: 11  городских и 1 сельский филиал.

В 2021 году Центральная городская библиотека  получила статус «Библиотека нового поколения» в рамках  национального проекта «Культура».