Aleksandria raamatukogu oli tähtsaim antiikmaailma raamatukogu.
Raamatukogu asutati 3. sajandil e.m.a Egiptuses asuvasse Makedoonia-Kreeka linna Aleksandriasse. Täpsed andmed raamatukogu asukoha ja raamatute arvu kohta puuduvad. Raamatukogu asus kuulsa teaduskeskuse Museioni juures.
Mälestamaks hävinenud raamatukogu, loodi Aleksandriasse uus Bibliotheca Alexandrina raamatukogu, mis avati 2002. aastal.
Raamatukogu täpne asukoht pole praegu teada, sest vanades ürikutes on info selle kohta vastuoluline ja Vana-Rooma kroonikates pole märkmeid eelnenud hellenistliku aja raamatukogu tegevusest. Esimest korda mainis raamatukogu 1. või 2. sajandil e.m.a Aristeas, kes tõlkis Vana Testamendi kreeka keelde. Raamatukogu mainivad oma teostes 1. ja 2. sajandil e.m.a ka Strabon, Seneca, Plutarchos ja Suetonius. 12. sajandil tegutsenud Bütsantsi teadlane Ioannes Tzetzese töödest saab raamatukogu kohta lisainfot, kuid algallikaid tema teadustöös pole.
Eri allikates on raamatukogu nimetatud erinevalt. Sagedasemad nimetused on olnud suur raamatukogu, aga ka kuninga raamatukogu, Museioni raamatukogu, Aleksandria raamatukogu või esimene raamatukogu.
Museion ja raamatukogu asusid arvatavasti linna loodeosas palee ruumides. Strabo reisikirjas kirjeldatakse Museioni sammastikku, õpperuumi ja suurt söögisaali, aga raamatukogu ruume seal ei mainita. Tõenäoliselt oli fond Museioni ruumides ja eraldi raamatukoguhoonet polnud.
3. sajandi II poolel e.m.a rajati Serapeioni templi territooriumile tütarraamatukogu, arheoloogide arvates asus see 19 ruumis suurusega 3×4 meetrit.
Praeguseks pole leitud papüürusrullide fragmente, mis oleksid pärit Aleksandria raamatukogust. Arvatavasti oli Museioni asutamise ajal teaduskeskuses elementaarne valik tolleaegsest kirjandusest, aga peagi leidus raamatukogus kirjutisi kõigist teaduse valdkondadest. Kõige rohkem oli raamatuid astronoomiast, matemaatikast, meditsiinist ja filosoofiast koos põhjalike kommentaaridega põhiliselt kreeka, egiptuse ja heebrea keeles. Kogu suurus pole täpselt teada, sest kõik allikad pole usaldusväärsed, samuti võib olla erinevusi arvutusmeetodites ja aruannete tõlgendamises. Eksemplaride arvuks on pakutud 54 800–700 000. Niiske kliima ja suure kasutamise tõttu säilisid muidu vastupidavad papüürusrullid 100–300 aastat. Rooma aja alguseks olid nad kasutamiskõlbmatud ja neid oli vaja kopeerida.
Raamatukogu areng vajas suuri investeeringuid ning see sõltus kuningatest ja nende huvidest. Ptolemaios I oli rohkem huvitatud ajaloost, aga Ptolemaios II ajal pöörati suurt tähelepanu loodusteadustele. Raamatuid osteti peamiselt Ateena ja Rhodose turgudelt, eesmärgiks oli hankida võimalikult palju raamatuid erinevatest valdkondadest ning sellega suurendada Aleksandria poliitilist ja kultuurilist mõju. Claudius Goleni korraldusel otsiti kõik Aleksandriasse saabuvad laevad läbi, papüürusrullid konfiskeeriti ja neist tehti koopiad. Hiljem tagastati omanikele koopiad, originaalid viidi raamatukokku märkusega "saadud laevast. Ptolemaios III laskis koopiate tegemiseks Ateenast tuua Aischylose, Sophoklese ja Euripidese tragöödiate riiklikud eksemplarid, aga kaunilt kujundatud originaalide asemel tagastas koopiad.
Nii suure raamatukogu halduskulud pidid olema märkimisväärsed, kuid infot selle kohta on vähe, samuti on lünklikud andmed tööprotsesside kohta. Raamatukogu juhtisid õpetlased, mitte preestrid nagu Museioni. Kuninga finantseerimisel tuli Aleksandriasse palju teadlasi töötama ja õppima, paljud neist elasid Museionis. Rikkaliku raamatukoguta poleks nad saanud kõrgel tasemel teadustööd teha.
Suurest raamatukogust vajaliku kirjanduse leidmiseks oli vaja raamatud arvele võtta ja süstematiseerida ning selle tööga hakkas tegelema luuletaja Kallimachos. Tema koostatud kataloog (pinakes) koosnes 120 papüürusrullist, mis olid liigitatud järgmistesse kategooriatesse: retoorika, õigus, eepika, tragöödia, luule, ajalugu, meditsiin, matemaatika ja teadus. Autorid olid järjestatud alfabeetiliselt koos lühikese elulookirjeldusega. Kui autorit ja pealkirja polnud võimalik tuvastada, kataloogiti raamat teksti esimeste sõnade järgi. Raamatute arvelevõtmisel pandi kirja ostmise koht, eelmise omaniku nimi ning kommentaatorid, toimetajad ja korrektorid.
Ptolemaios III asutas Serapeioni templis väiksema raamatukogu, mis hiljem nimetati tütarraamatukoguks. Tempel ja tütarraamatukogu asusid linna Egiptuse kvartalis Rakotis. Vanade aruannete põhjal oli tütarraamatukogus 42 800 papüürusrulli ja fond dubleeris osaliselt pearaamatukogu. Serapeioni templi raamatukogu said kasutada tolleaegsed haritud avaliku elu tegelased. Tempel ja raamatukogu hävitati 391. aastal, kui tekkis konflikt tsiviil- ja kirikuvõimude vahel.
Aleksandria linn rajati 331 e.m.a pärast Egiptuse vallutamist Aleksander Suure poolt. Pärast Aleksander Suure surma 323 e.m.a võttis võimu üle Ptolemaios I ja tema valitsemisajal asutati Museion ning hakati koguma esimesi kirjutisi, kuid mitmete allikate põhjal hakati raamatukogu ehitama Ptolemaios II ajal. Raamatukogu kõrgaeg jääb ajavahemikku 3. sajandi keskelt kuni 2. sajandini e.m.a, hiljem vähenes sise- ja välispoliitiliste konfliktide tõttu teadustegevuse ja raamatukogu tähtsus. Väide, et raamatukogu 48. aastal e.m.a Aleksandria sõdade käigus maha põles, ei vasta tõele. 30. aastal e.m.a langes Egiptus roomlaste ülemvõimu alla, aga Museion ja raamatukogu jäid endiselt teadustöö keskuseks. Keiser Claudius laskis Museioni laiendada, et sinna oma teosed ettekandmiseks üle tuua. Kuna vanemad köited hakkasid juba lagunema, oli vaja neid suures mahus kopeerida, aga selleks ei jätkunud raha ning algas raamatukogu aeglane langus. Legendi järgi saatis Marcus Antonius 200 000 pärgamendirulli Pergamoni raamatukokku Kleopatra VII-le. 642. aastal vallutasid Aleksandria araablased ja legendi kohaselt hävitasid nad raamatukogu. Araabia väejuht Amr ibn al-ʿĀs küsis kaliif Umar ibn al-Chattabilt, mida teha raamatukoguga. Kaliifi arvates olid raamatud, mille sisu ei vasta Koraanile, tarbetud ja kuulusid hävitamisele. Raamatutega olevat köetud avalikke saunu. Võimalik, et araabia teadlased suutsid päästa osa raamatuid ja need viidi teistesse kogudesse.