La salle longue de 54 m présente des étagères en bois précieux conçues par Herrera et un luxueux plafond peint par Tibaldi. Philippe II avait réuni plus de 10 000 volumes mais beaucoup ont disparu dans l'incendie de 1671 et pendant les guerres napoléoniennes. Aujourd'hui, cette bibliothèque publique compte plus de 40 000 livres (curieusement présentés dos à l'intérieur) et quelque 2 700 manuscrits allant du 5e au 18e s. Les vitrines centrales posées sur des tables de marbre renferment quelques manuscrits précieux comme un Béatus du 11e s.