Веднаш по ослободувањето на Скопје во март 1945 година, е донесена одлука за формирање библиотека во градот. По претходно извршените подготовки, на 15 ноември истата година библиотеката ја започнува својата културно-просветна дејност со почетен книжен фонд од 3.500 публикации, од кои 500 биле детска литература. Дел од фондот бил преземен од предвоената библиотека која работела од 1935 до 1940 година, а дел бил подарок од граѓаните на Скопје. Од основањето па се до крајот на 1955 година, библиотеката функционира како Градска библиотека, а од 1956 година, кога е преименувана во Народна библиотека на Скопската околија, започнува да делува како библиотечен центар за регионот.
Како матична институција, библиотеката вложува големи напори за ширење на библиотечната мрежа, со отворање на подрачни клонови во градски и селски населби. Првите клонови биле формирани во селата Студеничани, Булачани, Кучевиште, како и подрачната библиотека во населбата Тафталиџе позната како „Димитар Влахов“. Дополнително, во 1972 година е формирана подвижна библиотека со почетен книжен фонд од 8.286 книги, која успева да опслужи 14 села и поширокото градско подрачје. Фондот на подвижната библиотека денес брои над 60.000 единици, а годишно се услужуваат околу 3.000 членови.
На 18 февруари 1974 година, Градската библиотека „Браќа Миладиновци“–Скопје се спојува со други самостојни библиотеки во општината,формирајќи заедничка институција со три централни библиотеки и 20 подрачни клонови. Во текот на своето постоење, библиотеката повеќепати го менува својот простор: од дел од зградата на ОУ „Гоце Делчев“, преку монтажна барака во населбата „Карпош 1“, до новата наменски изградена зграда во 1973 година која и денес ја користи.
Библиотеката започнува со само четири вработени, но денес располага со стручен кадар способен за најсложените библиотечни процеси. Целокупниот книжен фонд е обработен според меѓународни стандарди, а библиотеката работи со задолжителни и стручни каталози според МДК, како и централен каталог со комплетен увид во сите подрачни клонови.
Со целосната модернизација и автоматизација, библиотеката се приклучува на системот COBISS во 2004 година, обезбедувајќи современ библиотечно-информативен сервис. Ваквата опрема и стручен кадар ја претвораат Градската библиотека „Браќа Миладиновци“ во модерен центар кој значајно придонесува за развојот на библиотечната дејност во Скопје и пошироко.