Fue construida aproximadamente entre los años 114 y 125^[2]​^{[Nota 1]}​ en honor al senador, cónsul y procónsul romano Tiberio Julio Celso Polemeano por el hijo de Celso, Tiberio Julio Áquila Polemeano (cónsul, el año 110), que donó 25 000 denarios para la construcción, la decoración y la adquisición de libros. Los herederos de Áquilas completaron la obra. Celso había sido cónsul en el año 92, y posteriormente fue procónsul de Asia entre los años 105 y 107, cuya capital era Éfeso.^[3]​ Fue un ciudadano romano, el primero de origen puramente griego en llegar a ser Cónsul de Roma, por lo cual era popular y además, adinerado.

En una inscripción de la fachada se recojen diversos actos que se celebraban en el edificio periódicamente: la estatua de Celso debía ser coronada tres veces a lo largo del año y un día determinado del año, en el que se celebraba la festividad de Celso, se coronaban todas las demás estatuas.^[4]​

Se cree que el interior de la biblioteca fue asolado por un incendio durante la incursión de los godos en Éfeso en el año 262. Solo sobrevivió la fachada, pero posiblemente siguió funcionando durante un tiempo dado que hay indicios de que fue restaurada en torno al año 400.^[5]​^[2]​ Esta fachada cayó por un terremoto, en los siglos X o XI, tras lo cual permaneció en ruinas por más de 900 años.

Entre 1970 y 1978 el arqueólogo alemán Volker Michael Strocka dirigió una campaña de reconstrucción. Strocka analizó los fragmentos que habían sido excavados por los arqueólogos austriacos entre 1903 y 1904. Mientras tanto, algunos elementos arquitectónicos se habían perdido o habían sido adquiridos por museos en Viena y Estambul. En el proceso de anastilosis, los fragmentos ausentes o perdidos, fueron reemplazados por copias. Solo se reconstruyó la fachada y el resto del edificio permaneció en ruinas.

Esta restauración masiva se considera como bastante fiel al edificio histórico. La fachada frontal es un ejemplo de arquitectura romana pública, y sirvió de modelo para otras bibliotecas, no tan bien preservadas, en distintas zonas del imperio. Era común que en muchas ciudades del mundo romano se albergaran colecciones de literatura, para beneficio de los estudiosos y viajeros.

La biblioteca fue diseñada de acuerdo con los principios del arquitecto romano Vitruvio. El edificio es de una sola planta, y está orientado hacia el este, al sol de la mañana, como aconsejaba Vitruvio, para beneficiar a los madrugadores. La biblioteca está construida sobre una plataforma con nueve escalones, que tienen el ancho total del edificio. A los lados de los escalones había dos estatuas y en la base de las mismas había inscripciones, en griego y latín, donde se citaba el Cursus honorum de Celso. Los escalones conducen a tres entradas. La entrada central es más grande que las dos que flanquean, y todas están adornadas con ventanas que están encima de ellas.^[6]​

A cada lado de las entradas hay cuatro pares de columnas compuestas, elevadas sobre pedestales y unidas por parejas mediante secciones exentas de entablamento. Otras ocho columnas corintias se elevan directamente encima del primer conjunto, lo que aumenta la altura del edificio. Las columnas del segundo nivel están organizadas de forma diferente a las del primer nivel, lo que crea un efecto de originalidad, dado que las columnas de los extremos son independientes y las seis columnas centrales están emparejadas por secciones de entablemento. También se ha destacado que el diseño de la fachada produce la sensación óptica de que tiene una mayor altura porque las columnas centrales son más largas que las de los extremos y las inferiores también son más largas que las superiores.

Detrás de las columnas del primer nivel, en el muro, hay hornacinas que albergan estatuas (actualmente copias de los originales) que personifican cuatro virtudes: sabiduría (Sofía), conocimiento (Episteme), inteligencia (Ennoia) y excelencia (Areté).^[6]​ Las originales de dichas estatuas están actualmente en el museo de Éfeso en Viena.^[7]​ Se cree que pudo haber un tercer conjunto de columnas, pero hoy en día solo hay registro de 2 conjuntos de columnas. Este tipo de fachada, con marcos insertados y nichos para estatuas, es similar al usado en los antiguos teatros griegos (el edificio del escenario detrás de la orchestra, o skené) y, por lo tanto, se puede decir que es una fachada "escenográfica".

La decoración de los elementos arquitectónicos incluye tres cabezas de gorgonas en los frontones del piso superior, siete águilas en vuelo en los frisos de la sección inferior, abundantes motivos vegetales y diversas escenas mitológicas.^[8]​

Los otros lados del edificio son arquitectónicamente irrelevantes, ya que la biblioteca estaba encerrada por otros edificios. Su interior, que no está casi restaurado, era una sola habitación rectangular, con un suelo de mármol de diferentes colores. Frente a la entrada, en la parte central del lado opuesto, había un gran ábside, enmarcado por dos columnas. Una estatua se erguía en el ábside. La tumba de Celso yacía directamente debajo del ábside, en una cámara abovedada, en el subsuelo, donde se hallaba un sarcófago de mármol blanco. A lo largo de los otros tres lados había huecos rectangulares que contenían armarios y estantes para los 12 000 rollos. Las paredes dobles que había detrás de los nichos servían tanto para controlar la humedad, como para proteger los rollos de las temperaturas extremas.^[6]​

Las características de la parte superior del interior no se conocen con seguridad. Se ha sugerido que una serie de columnas soportarían dos galerías que se podían alcanzar a través de un conjunto de escaleras integradas en las paredes. Estos niveles superiores también tendrían nichos similares para los pergaminos.^[6]​ El techo probablemente era de madera, plano, y puede haber tenido un óculo cuadrado central, para proporcionar más luz.

El estilo de la biblioteca, con su fachada ornamentada, equilibrada y bien planificada, refleja la influencia griega en la arquitectura romana. Los materiales de construcción, ladrillo, hormigón y mortero, ejemplifican los nuevos materiales que entraron en uso en el Imperio romano, alrededor del siglo II d. C.

• Anexo:Grandes bibliotecas de la antigüedad

• Boethius, Axel; Ward-Perkins, J.B. (1970). Etruscan and Roman Architecture: The Pelican History of Art. Harmondsworth: Penguin. p. 397. ISBN 978-0300052909. 
• Grant, Michael (1995). Art in the Roman Empire. Londres: Routledge. pp. 48–50. ISBN 978-0415120319. 
• Robertson, D. S. (1964). Greek and Roman Architecture. Londres: Cambridge University Press. pp. 289-290. ISBN 978-0521094528. 
• Scarre, Christopher (1995). The Penguin Historical Atlas of Ancient Rome. Londres: Penguin. p. 76. ISBN 978-0140513295. 
• «Greece and Asia Minor». The Cambridge Ancient History. XI, The High Empire AD 70-192. Cambridge University Press. pp. 618-619, 631. ISBN 978-0521263351. 
• «Library, Rome». The Brill’s New Pauly Encyclopedia of the Ancient World. 7, K-LYC. Brill Leiden. 2005. p. 502. ISBN 978-9004122598. 

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• Imágenes de la biblioteca de Celso • Fotopedia.com (en inglés).