Фонд редких и ценных изданий Забайкальской краевой научной библиотеки им. А. С. Пушкина был выделен в составе основного книгохранения в конце 30-х – начале 40-х годов ХХ века. Это явилось результатом книговедческих исследований и активной работы с фондом первых библиографов библиотеки В.А. Николаева, Ф.И. Блюмкиной, а также писателя-краеведа Е.Д. Петряева по выявлению и систематизации ценных отечественных, иностранных и краеведческих документов и созданию каталога редких книг.

В 1930 году в библиотеку поступили книги из старых казенных, общественных и личных библиотек забайкальцев, которые постепенно разбирались, изучались, описывались. Поисками сведений о книжных фондах старых библиотек Забайкалья, их составе занималась библиограф Ф. И. Блюмкина. Благодаря ее разысканиям стало известно, что в библиотеке нерчинского купца М. Д. Бутина находилось первое русское издание «Капитала» К. Маркса, были здесь и запрещенные книги, среди которых лондонские издания Герцена.
Читинский краевед, врач, впоследствии известный библиофил Е. Д. Петряев внес большой вклад в изучение редких книг Забайкалья и фонда Читинской областной библиотеки им. А.С. Пушкина. Он подробно изучил историю и фонды библиотек г. Нерчинска, описал многие редкие издания из этих библиотек. Е. Д. Петряев в изучении редких книг Читинской областной библиотеки им. А. С. Пушкина тесно сотрудничал с Ф.И. Блюмкиной. Благодаря их усилиям, в библиотеке было положено начало формированию фонда редких книг.
В 50-е годы к этой работе присоединился библиограф В. А. Николаев. Он занимался изучением книжного фонда областной библиотеки, выявил книги, принадлежавшие декабристам, определил их автографы, а, будучи в командировке в г. Нерчинске, обнаружил книги из личной библиотеки золотопромышленника, купца М. Д. Бутина. Работая с редкими книгами, В. А. Николаев обращался за помощью в библиотеку им. В. И. Ленина.
В начале 50-х годов Ф.И. Блюмкиной было положено начало составлению каталога редких книг библиотеки. В библиотеке хранятся рукописный экзепляр редких книг, составленный В.А. Николаевым.
Активную роль в дальнейшем изучении редких книг сыграла библиограф-краевед областной библиотеки Р. И. Цуприк. Об этом свидетельствует множество публикаций о редких книгах областной библиотеки. Изучение редких книг переросло в научное исследование по теме «Роль книги в жизни и деятельности декабристов в условиях сибирской ссылки».
Результатом выявления редких книг явилось то, что основу фонда составили бесценные книжные собрания представителей местной власти и общественности, деятелей Русского географического общества, пожертвования граждан Читы разных сословий, именитых гостей Забайкалья, а также местных, российских и зарубежных библиотек. Значительный вклад в формирование фонда внесли: инициаторы создания первой публичной библиотеки в Чите – директор краеведческого музея А. К. Кузнецов и учёный-этнограф Н. В. Кирилов; военные губернаторы Забайкальской области Е. О. Мациевский и А. И. Кияшко; врачи В. Я. Кокосов и П. С. Алексеев; учёный-геолог В. А. Обручев и другие.
Немалую долю составляют книги из частных собраний забайкальских купцов М. М. Немерова, Г. И. Байбородина, М. Д. Бутина, А. М. Лушникова, В. В. Хлыновского.

Памятная часть редкого фонда представлена книгами с вензельными экслибрисами царского дома, круглыми штампами библиотеки Аничкова дворца и печатным экслибрисом с изображением двуглавого орла и надписью о принадлежности библиотеке Царского Села, пожертвованными цесаревичем, будущим императором Николаем II Забайкальскому отделению РГО.
Большую ценность представляют партии книг, поступившие из библиотек упразднённых учреждений: учебных заведений дореволюционного Забайкалья, тюрем Нерчинской каторги и библиотек Нерчинского горного округа. Среди них уникальный фонд старейшей Нерчинско-Заводской казённой библиотеки с оригиналами гражданской печати XVIII века. На создание Читинской библиотеки с участием откликнулись научные учреждения России и зарубежья: Российская Академия наук, Императорское Русское географическое общество, Минусинский музей, библиотеки учреждений Токио, Парижа, Берлина, Вашингтона и т.д.
Владельческие коллекции редких книг представлены автографами декабристов, политических ссыльных, владельцами частных библиотек и др. Среди книг издания на французском, немецком, польском и других языках.
В последующие годы производились работы по разысканию и описанию новых поступлений, их источников и дарителей старых книг.
Результатом изучения редких книг явились научные труды и публикации. Первая публикация Ю. Масловского о книгах декабристов в Читинской областной библиотеке появилась в 1938 г., следующая публикация И. Михайловича о редких книгах – в 1948 г. Затем с 1952 г. начинается серьезное изучение фонда библиотеки и выделение редких книг в отдельную самостоятельную часть. Появляются публикации В. А. Николаева, Ф. И. Блюмкиной, Р. И. Цуприк, Е. Д. Петряева, В. Ф. Балабанова с описанием редких книг, новых находок.
В более поздний период появляются публикации сотрудников библиотеки И. Г. Куренной, Ю. Н. Бахмутовой, О. С. Алферовой и других. Они несут сведения о владельческих признаках новых находок, более подробном изучении отдельных коллекций. Последняя научная публикация библиографа О. С. Алферовой посвящена коллекции польских книг в Читинской областной библиотеке им. А. С. Пушкина. С темой о редких книгах сотрудники библиотеки неоднократно принимали участие в международных, российских и региональных научных конференциях.
С начала 2000-х годов новые технические и информационные технологии в библиотечном деле позволили активизировать работу по сохранности фондов библиотек, в частности редких и ценных изданий. При отделе основного книгохранения создан Сектор редкой книги как структурное подразделение библиотеки: редкие документы перенесены в отдельное помещение, где созданы специальные условия для их безопасного и более качественного хранения, отдельный зал для работы читателей с редкой книгой, справочный аппарат (алфавитная картотека, картотека коллекций), вспомогательный фонд книговедческой литературы. Каждый редкий документ вносится в электронную базу данных.
В 2008 году библиотека стала участником проекта «Общероссийский свод книжных памятников». Сделаны первые шаги по созданию сайта «Книжные памятники Забайкальского края», разработке регламентирующей документации региона, выявлению держателей фондов, изучению опыта работы других библиотек – участников проекта, описанию коллекций книжных памятников региона.