La Biblioteca de Investigación y Archivos del Museo de Historia de Pasadena mantiene la colección más grande y completa de documentos y artefactos relacionados con la historia de la ciudad. La Biblioteca de Investigación contiene más de 1,000,000 de fotos históricas, libros raros, manuscritos y mapas, registros arquitectónicos y más. La colección del museo incluye una extensa colección de arte, que incluye pinturas de pintores locales de plein air, así como textiles, cerámica, muebles y otros materiales tridimensionales de importancia histórica para la zona. La colección de trajes y textiles del museo incluye más de 3.000 artefactos que datan de 1880 a 1970.
Aproximadamente un millón de imágenes fotográficas, algunas solo en formato negativo, están contenidas en los extensos archivos fotográficos del museo, que presentan trabajos de importantes fotógrafos de principios de Pasadena de finales del siglo XIX, así como álbumes de fotos, estereografías y tarjetas postales. El museo también alberga colecciones de fotos de Pasadena Star-News y los fotógrafos locales J. Allen Hawkins y Flag Studios. El archivo de periódicos del museo incluye 15 pies lineales de periódicos locales, incluidas copias encuadernadas de la Estrella de Pasadena de 1886 a 1924. La biblioteca de investigación alberga aproximadamente mil libros y más de 300 manuscritos que datan de la década de 1830 hasta la actualidad.
Los archivos también contienen Informes de Diseño y Preservación Histórica del Departamento de Planificación de Pasadena, directorios de la ciudad de Pasadena y mapas históricos de Pasadena y el Valle Oeste de San Gabriel, incluido un conjunto de mapas de Seguro de Incendios de Sanborn para Pasadena.
Los archivos albergan más de 150 colecciones especiales donadas por individuos, organizaciones y personas activas en Pasadena. Estos incluyen la Colección de dibujos arquitectónicos Sylvanus Marston; la Colección del Torneo de Rosas; la Colección de la Familia Giddings-Hollingsworth; los Papeles Fenyes-Curtin-Paloheimo; la Colección de Historia Negra; y la Colección de Hugh Anderson/Model Grocery Company. Las colecciones especiales están listadas en el sitio web del museo, y algunas están disponibles a través del sitio web de los Archivos en línea de California.
La Biblioteca de Investigación y los Archivos se encuentran en el nivel inferior del Centro de Historia y abren de jueves a domingo de 1 a 4 p. m.El estacionamiento gratuito está disponible en el lote del museo.