W Dziale przechowywanych jest około 70 000 woluminów druków XV–XVIII wieku, w tym:
„W zakresie poloników [Ossolineum posiada] najzasobniejszy obok Biblioteki Jagiellońskiej zbiór klasyków polskich, wielka ilość egzemplarzy unikatowych, albo bardzo rzadkich, egzemplarze autorskie z własnoręcznymi dedykacjami i dopiskami. Wśród obcych – rzadkie wydania z dawnego posiadania polskiego, w oryginalnych oprawach z bibliotek królewskich i wybitnych osobistości polskich, często z dopiskami i uzupełnieniami własnoręcznymi dawnych właścicieli” (Memoriał Komisji Ekspertów dla Przejęcia Polskiego Dobra Kulturalnego we Lwowie przy Wydziale Kulturalno-Oświatowym Związku Patriotów Polskich we Lwowie, 28.08.1945)
Najstarszą częścią kolekcji ossolińskich starych druków są inkunabuły. W zbiorach Biblioteki Ossolineum znajdują się między innymi książki z pierwszej oficyny działającej w Polsce, to jest krakowskiej drukarni Kaspra Straubego (około 1475-1477), ręcznie kolorowana Kosmografia Ptolemeusza wydana w 1482 roku w Ulm, Kronika świata Hartmanna Schedla z pierwszym drzeworytowym przedstawieniem Wrocławia, wydrukowana w Norymberdze przez Antoniego Kobergera w 1493 roku, fragment rzadkiego druku Triod cvietnaja z około 1491 roku z najstarszej na świecie drukarni cyrylickiej, ilustrowany zielnik wydany w Paryżu w 1498 roku, oraz florencka edycja słynnej Boskiej komedii Dantego z 1481 roku, jedno z pierwszych dzieł ilustrowanych miedziorytami i tłoczonych humanistyczną antykwą.
Druki szesnastowieczne stanowią najcenniejszą część kolekcji. Zbiór obejmuje ponad 70% prac warsztatów krajowych, czyli większość drukowanego dorobku piśmienniczego odrodzenia i reformacji. Najpełniej reprezentowane są dzieła przodujących w tym czasie drukarń krakowskich. Prócz twórczości pisarzy polsko-łacińskich, dużą grupę stanowi literatura grecka i rzymska w przekładach i językach oryginalnych oraz literatura publicystyczna. Zgromadziliśmy pierwodruki słynnych polskich pisarzy epoki – Mikołaja Reja, Andrzeja Frycza Modrzewskiego, Szymona Szymonowica, Kallimacha i innych. W zbiorach ossolińskich znajduje się najstarsza zachowana w całości książka w języku polskim – Ecclesiastes – wydrukowana przez Hieronima Wietora w Krakowie w 1522 roku. Unikatem są dziś przechowywane w Ossolineum Pieśni Jana Kochanowskiego, które wyszły spod prasy Drukarni Łazarzowej w 1586 roku. Ossolineum posiada największy w Polsce zbiór dzieł Kochanowskiego drukowanych w latach 1561-1641.
Do najpiękniejszych dzieł należy odręcznie iluminowany Mszał krakowski tłoczony dwubarwnie u słynnego wydawcy Jana Hallera w 1515 roku. Zdobiona karta tytułowa, złocone inicjały, tekst obramowany floraturą z motywami polnych kwiatów i polskich ptaków powodują, że swym charakterem bardzo przypomina rękopis. Rzadkością jest modlitewnik z 1587 roku Modlitwy nabożne wszem białogłowom należące wydany w Krakowie przez Mikołaja Szarffenbergera. Dwubarwna karta tytułowa ukazuje typowy dla XVI wieku frontispis z elementami architektonicznymi. Wartość niespotykanego druku podnosi piękna oprawa. Na jej efektowny wygląd wpływ ma czerwony aksamit i srebrne, pozłacane okucia z motywami amorków, klamerki oraz medalion z ukrzyżowaniem w zwierciadle. Cenne jest pierwsze norymberskie wydanie dzieła Mikołaja Kopernika O obrotach sfer niebieskich z 1543 roku. Jako publikacja naukowa wyposażone zostało w wiele tablic i wykresów astronomicznych.
Posiadamy także rzadkie druki innowiercze z Brześcia Litewskiego (Biblia brzeska), Nieświeża (Biblia nieświeska) oraz z działającej do 1638 roku drukarni rakowskiej wydającej między innymi dzieła Socyna.
Z druków obcych na uwagę zasługują prace słynnych europejskich oficyn – włoskich: Manucjuszów i Giuntów, francuskich: Estienne’ów, Gryphiusa i Ascensiusa, niderlandzkich: Plantina. Niepospolite jest dzieło Hannsa Wagnera, drukowane w Monachium w 1568 roku, O zaślubinach księżniczki Renaty i księcia Wilhelma. Publikacja zawiera opis ceremonii, listę gości, spis serwowanych potraw, prezentów. Tomik zdobią kolorowane akwarelą drzeworyty. Ilustracje przedstawiają sceny związane z uroczystością, takie jak moment złożenia przysięgi małżeńskiej, odbywające się turnieje i pokazy rycerskie.
Druki siedemnastowieczne liczebnie przewyższają publikacje z poprzedniego stulecia. Jednak wojny nękające Europę spowodowały obniżenie jakości druków. Dodatkowo wiele postępowych dzieł pozostawało w rękopisie za sprawą wydanego w 1603 roku pierwszy raz w Polsce indeksu dzieł zakazanych. Na indeksie znalazły się także już wcześniej opublikowane dzieła, na przykład innowierców Andrzeja Frycza Modrzewskiego i Mikołaja Reja.
W ossolińskich magazynach znajdziemy pierwodruki dzieł Macieja Kazimierza Sarbiewskiego, Stanisława Herakliusza Lubomirskiego, Stanisława Orzechowskiego, Łukasza Opalińskiego, Jana Długosza oraz wiele typowych dla tego stulecia drobnych druków okolicznościowych: panegiryków, relacji z pola walki, dysput religijnych, pism polemicznych, a także zbiorów kazań i literatury sowizdrzalskiej. Przechowujemy publikacje z niemal wszystkich polskich ośrodków drukarskich, w tym 700 pozycji nienotowanych przez Estreichera. Większość zgromadzonych poloników stanowią druki krakowskie, w tym oficyn Piotrowczyków, Cezarych i Szedla. Na tle epoki wyróżnia się dorobek wydawniczy astronoma Jana Heweliusza, który posiadał własny warsztat drukarski. Duże wrażenie wywołuje dwutomowe dzieło Maszyneria niebieska jego autorstwa, poświęcone obserwacji gwiazd i planet, uzupełnione wieloma miedziorytami przedstawiającymi sprzęt i metody prowadzenia badań nieba.
Najpiękniejsze druki obce to wytwory słynnej holenderskiej oficyny Elzewirów, w tym seria ta zwanych małych republik. Na cykl składają się tomiki o charakterze encyklopedycznym poświęcone geografii, historii, prawu, sytuacji społeczno-politycznej i gospodarczej różnych państw. Znalazła się tam także książka poświęcona Polsce wyposażona w miedziorytową kartę tytułową z herbami Korony, Litwy, Wazów oraz w wizerunki rycerza i szlachcica polskiego. Najcięższym drukiem w naszej kolekcji jest ważąca 17 kilogramów, bogato ilustrowana miedziorytami Biblia wydana w Amsterdamie w 1643 roku. Piękną kartą tytułową ozdobiono dzieło Antonia Bassaniego poświęcone podróży Marii Kazimiery Sobieskiej do Rzymu. Herby Korony, Litwy, Sobieskich i papieża Innocentego XII, któremu dedykowano dzieło, motywy tureckie nawiązujące do zwycięstw Jana III pod Wiedniem wypełniają całą płaszczyznę karty.
Z kolekcji czasopism ogromną wartość ma komplet paryskiej „Gazette de France” z lat 1631-1793.
Zgromadzone druki osiemnastowiczne z doby saskiej to głównie produkcja na użytek szkół, literatura dewocyjna i panegiryczna. Dopiero druga połowa stulecia przyniosła zmiany na rynku książki. Nastąpił rozwój oficyn warszawskich, gdyż wraz z powstaniem instytucji oświeceniowych w stolicy wzrastał popyt na druki. W zbiorach znajdują się przede wszystkim dzieła poetów, uczonych i publicystów epoki, wiele druków politycznych, kalendarze, czasopisma, między innymi słynne Zabawy przyjemne i pożyteczne tłoczone przez Michała Grölla. Posiadamy pierwodruki Ignacego Krasickiego, Juliana Ursyna Niemcewicza, Stanisława Staszica oraz Andrzeja Maksymiliana Fredry. W 1763 roku Adam Kazimierz Czartoryski wydał w charakterze ulotki kilka numerów tak zwanego „Monitora” – ojca. Pisemko było prekursorem wybitnego periodyku o tej samej nazwie skupiającego literackie znakomitości oświeceniowe. Unikatem w ossolińskiej kolekcji jest także Hymn do miłości ojczyzny Ignacego Krasickiego wydany w charakterze ulotki w roku 1774, a wydobyty z oprawy innego druku.
Stare druki gromadzone były w Zakładzie od początku jego istnienia. Trzon kolekcji stanowi biblioteka prywatna Józefa Maksymiliana Ossolińskiego, która po śmierci fundatora Zakładu w 1826 roku została przewieziona z Wiednia do Lwowa. Od czasu otwarcia Biblioteki we Lwowie w 1827 roku wpływało do Ossolineum bardzo wiele darów. Z licznych ofiarodawców wymienić należy między innymi:
Zbiory ossolińskich starych druków powiększały się także dzięki zakupom, na przykład księgozbioru Józefa Kraińskiego na przełomie 1844/1845 roku (w tym pierwodruku Mikołaja Kopernika), zapisom, na przykład wcielenie biblioteki Ordynacji Przeworskiej w 1870 roku na mocy umowy księcia Henryka Lubomirskiego z Józefem Maksymilianem Ossolińskim z 1823 roku, czy depozytom, na przyklad Pawlikowskich z Medyki oraz Chrzanowskich z Moroczyna w I połowie XX wieku.
Początkowo we Lwowie stare druki udostępniane były w czytelni głównej. Inkunabuły i edycje szesnastowieczne wydzielono z księgozbioru w latach 1918-1920, nie wyodrębniono jednak katalogów. Formalnie Oddział Druków XV i XVI wieku powstał w roku 1926. Druki udostępniano czytelnikom w pracowni naukowej. W 1941 roku Oddział poszerzono o publikacje siedemnasto- i osiemnastowieczne i nazwano Działem Inkunabułów, Starodruków i Rarów.
W czasie wojny kolekcja starych druków nie ucierpiała znacząco. Na początku 1944 roku prof. Mieczysław Gębarowicz wysłał część najcenniejszych zbiorów do Krakowa w celu ich zabezpieczenia. Do Biblioteki Jagiellońskiej pojechało około 2 200 starych druków, które w lipcu 1944 roku Niemcy wywieźli do Adelina koło Złotoryi.
Po II wojnie światowej do Zakładu Narodowego im. Ossolińskich we Wrocławiu przyjechało około 42 600 starych druków, z około 54 000 woluminów zinwentaryzowanych we Lwowie oraz około 30 000 książek nieopracowanych, które przechowywane były w magazynach lwowskich. W 1949 roku do przedwojennych zbiorów ossolińskich, które przywieziono do Wrocławia, dołączono kolekcje pomagnackie – Branickich z Suchej oraz Lubomirskich z Przeworska. W latach pięćdziesiątych wpłynęła do Działu część księgozbioru biblioteki cystersów z Krzeszowa. Po wojnie magazyny ossolińskie wzbogacone zostały także między innymi fragmentami kolekcji Potockich z Tulczyna i Schaffgotschów z Cieplic.
W lutym 1948 roku reaktywowano we Wrocławiu Oddział Starodruków, który w 1951 roku zmienił nazwę na Dział Starych Druków. Rozpoczęto prace porządkowe i katalogowe. Z książek ułożonych w stosy wyławiano polonika, scalano wielotomówki, wydzielano druki obce, dublety i defekty. Przystąpiono do mikrofilmowania najcenniejszych publikacji. Pierwsze stare druki udostępniano czytelnikom już w 1948 roku, choć formalnie czytelnia starych druków została otwarta w lutym 1952 roku.