La ricca articolazione delle collezioni della Biblioteca Classense si riflette nella varietà delle tipologie documentarie che la caratterizzano: opere a stampa, antiche e moderne, manoscritti,  incisioni, mappe, fotografie, documenti d'archivio, materiale multimediale.
Una varietà che nasce dalla doppia valenza della Biblioteca Classense: biblioteca storica e di conservazione da un lato e biblioteca fortemente orientata alla pubblica lettura dall'altro.
Il complessivo patrimonio librario a stampa della Biblioteca Classense si stima in circa 800.000 unità bibliografiche. La maggior parte delle collezioni è di ambito umanistico, alle quali si affianca un cospicuo nucleo di raccolte a carattere scientifico.

Le edizioni antiche

La collezione delle opere a stampa antiche, comprendente edizioni dei secoli XV, XVI, XVII e XVIII,  ammonta a più di 80.000 unità. Preziosa è la raccolta degli incunaboli, ricca di 800 edizioni che consentono di ripercorrere per intero la storia della nascita e dell'affermazione della stampa in Italia; fra essi figurano, a titolo di esempio,  il De Oratore di Cicerone, stampato a Subiaco nel 1465 da Conrad Sweynheym e Arnold Pannartz, primo incunabolo italiano, l'Historia naturalis di Plinio stampata a Venezia da Giovanni da Spira nel 1469 (in pergamena miniata) e la Hypnerotomachia Poliphili, stampata a Venezia nel 1499 da Aldo Manuzio, unanimemente ritenuta il capolavoro dei libri illustrati veneziani.
Cospicua è la raccolta di cinquecentine, ammontante a più di 8.000 edizioni. Ampiamente testimoniate sono le edizioni aldine. Di notevole interesse la raccolta di argomento artistico e scientifico, con rare e pregevoli prime edizioni di arte, architettura, astronomia, fisica, ecc., donata alla Classense dal grande architetto ravennate Camillo Morigia (1743-1795).

I manoscritti

La Biblioteca Classense conserva circa 750 volumi manoscritti, 350 dei quali sono codici databili fra il X e il XVI secolo, oltre a diverse migliaia di manoscritti in buste, fascicoli, lettere. Tra i codici è noto all'intero mondo culturale l'Aristofane, acquistato dall'abate Pietro Canneti a Pisa nel 1712, unico esemplare contenente le undici commedie superstiti del commediografo greco. Ad esso vanno aggiunti i codici classico-umanistici, i manoscritti liturgici, dal libro d'ore al graduale, non di rado arricchiti con miniature di rara finezza di scuola francese, fiamminga (si ricorda il cod. 62, un offiziolo del XVI secolo stupendamente miniato e, tradizionalmente, ritenuto di proprietà di Maria Stuarda), lombarda, toscana e ferrarese.
I codici posseduti furono in buona parte acquistati dal Canneti per la Libreria Camaldolese di Classe, prescegliendo dal mercato antiquario contemporaneo volumi eccellenti provenienti dalle più prestigiose biblioteche umanistiche ormai smembrate.
A fianco si collocano le raccolte manoscritte che documentano  la storia ravennate, ove si annoverano le opere più importanti di erudizione e compilazione storica, fonti fondamentali per gli studi locali.
Fra i carteggi, di varia tipologia, si ricordano quello ottocentesco tra il poeta inglese Lord Byron (1788-1824) e la contessa Teresa Gamba Guiccioli (1801-1873), il carteggio di Luigi Carlo Farini (1812-1866),  di Corrado Ricci (1858-1934), di Luigi Rava (1860-1938), di Santi Muratori (1874-1943), di Manara Valgimigli (1876-1965) e di Eurialo  De Michelis (1904-1990).

I disegni e le stampe

La raccolta si compone di circa 10.000 stampe pervenute in Biblioteca in parte a seguito delle soppressioni degli enti religiosi e in parte per lasciti, donazioni e acquisizioni.
Le collezioni iconografiche classensi rivestono una grande importanza per la documentazione  del territorio e delle testimonianze artistiche di Ravenna (cartografia, disegni architettonici, iconografia dei monumenti).
Rilevanti le documentazioni di carattere agiografico relative all'Ordine Camaldolese e soprattutto la preziosissima raccolta costituita dalle xilografie quattrocentesche, a soggetto sacro,  che costituiscono un corpus unitario e omogeneo,  preziosa testimonianza dell'iconografia popolare, tema quest'ultimo attorno al quale si è andato costituendo nell'ultimo quarto del Novecento un nuovo corpus di collezioni di grafica incisa antica e moderna: la raccolta dei giochi a stampa di percorso e la collezione di carte da gioco Biani-Carboni.