Открытие библиотеки состоялось в ноябре 1929 года. Она не раз меняла свои адреса, но всегда находилась на территории исторического района Удельная, поэтому первое название библиотека получила «Удельнинская».

В суровые годы Великой Отечественной войны и блокады Ленинграда вошла в число библиотек Выборгского района, которые не прекращали свою работу.

Своё современное название библиотека, обосновавшаяся на проспекте Тореза, получила в 2016 году – по инициативе читателей ей было присвоено имя Дмитрия Сергеевича Лихачёва, выдающегося учёного-филолога, публициста и общественного деятеля. Великий академик был жителем Выборгского района и почти 30 лет проживал в доме, находящемся в непосредственной близости от библиотеки.

Это событие ознаменовало новую страницу истории – уже несколько лет в стенах библиотеки им. Д. С. Лихачёва проходит Всероссийский культуроведческий форум «Хранитель русской культуры», призванный популяризировать наследие Дмитрия Сергеевича.

Библиотека им. Д. С. Лихачёва – культурный бренд Выборгского района, большой популярностью пользуется перформанс-проект «Новые библиотекари» о «закулисье» библиотечного дела. За время существования проект вышел на международный уровень, став площадкой для обмена опытом между библиотечными специалистами.

Помимо традиционной работы с читателями, важную роль в библиотеке играет организация культурных событий: лекций, выставок, концертов, краеведческих прогулок.