14 czerwca 1945 roku nastąpiło otwarcie biblioteki po okresie okupacji. Odzyskano część zbiorów, które w czasie wojny znajdowały się częściowo w rękach prywatnych, a częściowo w Bibliotece Publicznej oraz w niemieckiej Stadtsbibliothek. Kierowniczką została Helena Walterowa. Placówka mieściła się wtedy w gmachu Kuratorium, przy ul. Jaracza 11.
1 lipca 1948 roku Kuratorium Okręgu Szkolnego Łódzkiego jednostronnie zarządziło oddanie PCBP pod zarząd i administrację Państwowej Szkole Pedagogicznej w Łodzi. Księgozbiór przeniesiono do pomieszczeń przy ul. Kościuszki 21, łącząc go ze zbiorami szkoły.
21 maja 1951 roku zarządzeniem Ministerstwa Oświaty nadano bibliotekom pedagogicznym nowe statuty oraz nazwy. Łódzką placówkę nazywa się odtąd Pedagogiczną Biblioteką Wojewódzką w Łodzi. Posiada ona uprawnienia samodzielności, przewidziane dla jednostek budżetowych.
Przez następne 27 lat Biblioteka zajmowała część kamienicy przy ul. Piotrkowskiej 179. W 1978 roku przeprowadzono zbiory PBW do obecnie zajmowanego budynku przy ulicy Wólczańskiej 202.
W 1988 Pedagogiczna Biblioteka Wojewódzka w Łodzi otrzymała imię profesora Tadeusza Kotarbińskiego.
Od 1999 roku organem prowadzącym Bibliotekę jest Samorząd Województwa Łódzkiego.