La Bibliothèque-Cartothèque de l’Observatoire a été créée à la fin du 19e siècle. Son fonds est spécialisé en paléontologie, sciences de l’évolution, stratigraphie et géologie régionale et s’est enrichi par des dons de géologues lyonnais et d’échanges avec les bibliothèques en Sciences de la Terre du monde entier. Elle est étroitement liée aux collections de géologie, première collection universitaire de France pour le matériel paléontologique.
Les collections comptent 25 000 monographies, congrès et thèses, dont 24 ouvrages du 18e siècle et 3 213 titres du 19e siècle, 1 200 titres de périodiques, 14 000 cartes, 53 000 tirés-à-part, ainsi que de nombreux carnets de terrains. La bibliothèque possède en particulier les fonds historiques de grands géologues lyonnais et grenoblois comme Francisque Fontannes (1839-1886), Charles Déperet (1854-1929), Wilfrid Kilian (1862-1925), Frédéric Roman (1871-1943), Jean Viret (1894-1970) et des fonds plus récents (R. Busnardo, G. Carbonnel, R. Combémorel, P. Cotillon, P. Elouard, C. Guérin, H. Hollard, Ch. Mangold, S. Pouyet, etc).
Par ailleurs, le fonds ancien est indissociable des collections de géologie de l’Université Lyon 1 (http://campus.univ-lyon1.fr/cerese/geologie/), puisqu’il inclut la quasi-totalité des documents décrivant les « types et figurés » paléontologiques (spécimens-référents des espèces fossiles) qui y sont conservés.