Das Bibliotheksarchiv der ThULB umfasst Akten, Kataloge, Zugangsbücher, Personalia und andere Quellen zur Jenaer Bibliothek seit den Anfängen im 16. Jh. (die Bestände nach 1945 befinden sich im Universitätsarchiv). Vorhanden sind auch Verwaltungsakten des ehemaligen Jenaer Kriegsarchivs sowie Dokumente von Körperschaften und Gesellschaften, die mit der Universität Jena eng verbunden waren. Es handelt sich um Mitgliederlisten, Statuten, Protokolle, Sitzungsberichte, Rechnungen, Briefe, Vorträge, Bücherverzeichnisse und andere Quellen der folgenden Gesellschaften und Vereine: Clubgesellschaft (seit 1867), Deutsche Gesellschaft zu Jena (seit 1763), Jenaer Reformverein (seit 1848), Mathematische Gesellschaft zu Jena (seit 1855), Medizinisch-naturwissenschaftliche Gesellschaft (1853–1945), Naturforschende Gesellschaft (1793–1802/05), Naturwissenschaftlicher Verein Studierender der Universität Jena (seit 1880), Societas Latina Jenensis (1733–1848), Societas Philosophica Jenensis (1747–1753), Verein für Wissenschaft und Kunst (1823–1828), Verein für Thüringische Geschichte und Altertumskunde (seit 1852). Zu nennen ist außerdem eine hauptsächlich Porträts umfassende Graphiksammlung des 16.–20. Jh. von über 660 Blättern, darunter Arbeiten von Johann Heinrich Schramm (1809–1865), Georg Sauter (1866–1935) und Otto Dix (1891–1969).