Der wichtigste Schatz des Frey-Grynaeischen Instituts ist seine bedeutende historische Bibliothek. Sie umfasst mehrere tausend Bände von den Anfängen der Buchdruckkunst bis ins 19. Jahrhundert. Die Sammlung ist als Universalbibliothek konzipiert und zeigt die weit gespannten Interessen ihrer Stifter. Besondere Schwerpunkte sind erkennbar in den Bereichen Theologie, Orientalistik und Anglistik. Viele Bücher sind in Basel gedruckt und bezeugen die grosse Geschichte des Buchdrucks an diesem Ort. Nach den Massstäben des 18. Jahrhunderts war es eine mittelgrosse Gelehrtenbibliothek. Während jedoch die meisten dieser Bibliotheken später aufgelöst und in grosse Institutionen integriert wurden, ist die Bibliothek des Frey-Grynaeischen Instituts geschlossen erhalten und hervorragend dokumentiert. Sie ist damit ein einzigartiges Zeugnis der Wissenschaftsgeschichte des 18. Jahrhunderts.