本分館配合政府 「一鄉鎮一圖書館」，於民國五十九年六月十日奉准成立，並暫借楊梅市大平街青年育樂中心為臨時館舍，由首任管理員艾玉樹先生掌理。隨即於楊梅市光華街26號（現址）建館，於民國六十年新館落成啟用至今，先後經歷任館長：艾玉樹、胡瑞添、許碧純、黃坤陞、曾本圳。
楊梅分館以武俠為主要館藏特色，藏書由最初的約5,000冊至目前已76,425冊，訂閱期刊54種，平時除辦理一般圖書之借閱流通外，尚推廣各項社教藝文活動，以提昇楊梅區民眾精神文化內涵、提高生活之品質，以充份發揮圖書館對文化之保存，資源共享，教育之發展利用之目標。
民國102年11月20日、楊梅圖書館閱讀空間改造工程完工，營造更舒適之閱覽環境。
因本縣於103年12月25日正式升格為直轄市，本館自即日起更名為「桃園市立圖書館楊梅分館」。
服務空間
館務概況：525.67平方公尺
現有自修室座位：160個
現有期刊閱報區座位：約20個
現有兒童閱覽區座位：約15個
研習教室：1間（約可容納18人）
現有藏書：76,425冊
期刊雜誌：54種
報紙：11種
開放時間
◆ 閱覽室：
週二~週六 08:30-21:00
週日~週一 08:30-17:00
◆ 自修室：
週二~週六 08:30-21:00
週日~週一 08:30-17:00
流通暨臨櫃服務在閉館前30分鐘停止受理~
◆ 休館日
國定假日及每月最後一個星期四（清潔日）
來館方式
楊梅交流道下往西走中山北路二段/縱貫公路/台1線行駛，
至大成路右轉後，約130公尺處向左轉進入光華街，即可到達楊梅分館。
其他相關業務
市民卡申辦：
一般卡可至流通櫃台辦理，學生卡可填寫申請單由本分館代送至教育局辦理