Библиотека была основана 1 октября 1962 года. В 1976 году она получила новое небольшое, но уютное помещение по улице Большая Филевская, дом 43, в котором находится и сейчас. 12 апреля 1991 года в соответствии с решением исполкома Моссовета библиотеке присвоено имя писателя-натуралиста Виталия Валентиновича Бианки. С 1991 года библиотека специализируется по экологическому просвещению подрастающего поколения и приоритетно комплектуется естественно-научной литературой на различных носителях информации. В библиотеке организовано новое структурное подразделение – Сектор экологического просвещения. Выделен отраслевой фонд естественно-научной литературы. 25 апреля 2013 года Детской библиотеке имени В. В. Бианки присвоен знак качества «Зеленая библиотека». Фонд библиотеки составляет 23 тысячи экземпляров, ежегодно ее посещают около 30 тысяч человек.