Решение об учреждении библиотеки было принято постановлением Сарапульского уездного земского собрания от 5 ноября 1911 года, воплотившееся в жизнь 21 сентября 1912 года – в Воткинском заводском поселке была открыта земская публичная библиотека-читальня. Первоначально она находилась на частной квартире дома Невзоровых (теперь ул. Спорта, 27), где занимала всего одну комнату. Потом переехала в дом Александровых на Пивоваровой улице (ныне ул. Володарского).

С 1918 года библиотека именуется Воткинской районной библиотекой-читальней. С 1926 года – это районная библиотека. В течение 1926–1929 годов при библиотеке работал пункт ликвидации безграмотности. В 20-х годах был создан драмкружок из актива читателей, с участием которого в библиотеке отмечались праздники и календарные даты.

В начале 30-х годов библиотеке выделили помещение на углу улиц Коммунальной (ныне ул. Кирова) и Робеспьера. В 1935 году с присвоением Воткинску статуса города библиотека стала называться городской. Вводится форма внестационарного обслуживания. В читальном зале проводятся читательские конференции, лекции, беседы, конкурсы на лучшего читателя.

С 1936 года библиотека именуется центральной. 7 марта этого же года ей присвоено имя советского писателя Д. А. Фурманова.

В годы Великой Отечественной войны основным направлением работы стало патриотическое воспитание. Библиотекари выходят с мероприятиями в госпитали, на предприятия, устраивают громкие читки газет, сводок Совинформбюро. В библиотеке открыт стол справок.

После войны сотрудники библиотеки еще активнее занялись массовой работой, повышали свое мастерство и профессионализм. Коллектив библиотеки, как и прежде, принимал активное участие в политических кампаниях, продвигал идеи советского государства среди населения.

Во второй половине 70-х годов в стране началось объединение массовых государственных библиотек в централизованные системы. В 1979 году в единую систему были объединены восемь библиотек города Воткинска, а библиотека им. Д. А. Фурманова сохранила за собой статус центральной библиотеки города.

Долгое время (с 1935 года) библиотека располагалась в центре города по адресу: ул. Ленина, 4 – и только в 2003 году переехала в новое современное здание по ул. Орджоникидзе, 4 а. В этом же году в библиотеке открылся Публичный центр правовой информации, располагающий информационно-правовыми системами «КонсультантПлюс», «Гарант», «Кодекс», «ФАПСИ» и электронными изданиями. Главной его целью является повышение правовой культуры населения, обеспечение свободного доступа всех заинтересованных лиц к правовой информации, расширение спектра библиотечно-информационных услуг на основе использования новых технологий и автоматизации.

Сегодня в структуре библиотеки 5 отделов (методический, библиографический, отдел автоматизации, отдел комплектования и обработки литературы, отдел обслуживания инвалидов и социально незащищенных слоев населения) и сектор правовой информации. Фонд библиотеки составляет более 31 тыс. экз., ежегодно обслуживается свыше 7 тыс. читателей. Число пользователей ЦГБ неуклонно растет, расширяется комплекс предоставляемых услуг.

В фонде библиотеки хранятся издания первой половины XX века (К. Вёрман «История искусства всех времен и народов»; академическое издание собр. соч. А. С. Пушкина 1937 года), из периодических – комплекты газеты «Ленинский путь» (с 1947).

Коллектив библиотеки работает над реализацией собственных программ «Информационная поддержка образования», «Библиотека – читательскому досугу», «Воткинск: книга, чтение, мы», активно участвует в республиканских программах и проектах «Большое чтение», «История библиотек Удмуртии». В рамках последней были изданы книги «Центральная библиотека Воткинска: краткий очерк истории», «Дмитрий Андреевич Фурманов: биографический очерк» и др.

Библиотека активно сотрудничает с городскими организациями, объединениями, СМИ. Частыми гостями библиотеки становятся воткинские писатели и поэты.