26 марта 1943 года в бывшем здании Дворянского собрания, через два месяца после освобождения Воронежа от немецко-фашистских захватчиков, в инвентарной книге №1 была сделана первая запись «О восстановлении работы библиотеки Кагановичского района, полностью уничтоженной немцами».

В 1956 году библиотека была переименована в городскую массовую библиотеку № 3, а 1 января 1965 года получила статус Центральной городской библиотеки и справила новоселье на улице Чайковского в доме №3. В 1978 году, когда городские библиотеки объединились в Централизованную библиотечную систему, Центральная городская библиотека стала методическим центром для 47 библиотек-филиалов города.

В 80-е годы XX века, когда библиотеки начали активно осваивать новую форму работы – клубы по интересам, в Центральной городской библиотеке был создан «Клуб друзей Андрея Платонова» (сохранилась афиша того времени). В то время библиотека была практически единственным местом в Воронеже, где собирались писатели, краеведы Воронежа (В.М. Акаткин, О. Г. Ласунский, В.А. Свительский, Г.М. Умывакина и другие) и говорили об Андрее Платонове. Центральная городская библиотека одной из первых начала широко пропагандировать творчество писателя. В связи с этим, в марте 1988 года Постановлением Городского исполнительного комитета ей было присвоено имя Андрея Платонова, одного из величайших писателей ХХ века.

Сегодня библиотека активно реализует культурные и образовательные проекты, организует фестивали, акции, выставки и мероприятия, участвует в международных, российских и региональных конкурсах, а также является ведущим центром по популяризации наследия Андрея Платонова.

Заведующие:

• 1943–1956 — заведующие по восстановлению библиотеки Кагановичского района
• 1956–1965 — заведующие городской массовой библиотеки №3
• 1965–1978 — заведующие Центральной городской библиотеки
• с 1978 г. — Центральная городская библиотека как методический центр ЦБС
• с 1988 г. — Центральная городская библиотека им. А. П. Платонова
• ныне — Фоломеева Людмила Юрьевна

В 2008 году Центральная городская библиотека им. А. П. Платонова стала победителем конкурса видеороликов Централизованной библиотечной системы «Призванию своему не изменяя», посвященного 30-летию образования библиотечной системы города Воронежа.

В 2010–2011 гг. библиотека выиграла грант Благотворительного конкурса Фонда Михаила Прохорова «Новая роль библиотек в образовании» для реализации проекта «СТУДиЯ профориентации».

В 2012–2013 гг. библиотека реализовала проект «Создание региональной образовательно-просветительской площадки по продвижению ценностей толерантности и межкультурного диалога» в Воронежской области.

В 2013 году совместно с учащимися СОШ № 16 создан пластилиновый мультфильм по сказке-были Андрея Платонова «Неизвестный цветок».

В 2015 году совместно с СОШ № 43 создан силуэтный мультфильм «Цветок на земле» по рассказу Платонова.

В том же году библиотека инициировала выпуск книги комиксов «Цветы на земле: графические адаптации рассказов» при поддержке Департамента культуры и Россельхозбанка.

С 2015 года в парке «Орлёнок» организуются литературные митинги, посвящённые Осипу Мандельштаму.

В 2015–2017 гг. библиотека проводила экологические акции «Бумажные радости» с лекциями, мастер-классами, буккроссингом и театрализованными представлениями.

В 2016 году организован бесплатный доступ к электронному ресурсу «ЛитРес» для пользователей.

В 2017 году запущен экологический проект «Хранимиры», получивший поддержку Министерства экологии МО, городской Думы и СМИ. Среди достижений: спектакль «Хранимиры. Вторая жизнь» (победитель конкурса «Гордость России»), аудиоспектакли и записи книг.

С 2019 года реализуется аудиопроект «Слушаем книгу» с записями произведений для бесплатного прослушивания.

ЦГБ активно участвует в акциях «Тотальный диктант», «Перерыв на кино», «Платоновский диктант», «Библионочь» и других.

В 2023 году проект «Хранимиры» победил в конкурсе на премию Главы Воронежа в области экологии.