Biblioteket indeholdt særligt bøger om naturhistorie, militær, teknik og landbrug. Ved Classens død bestod det af ca. 20.000 bind, og i midten af 1800-tallet var samlingen vokset til ca. 30.000 bind. Det var det tredjestørste bibliotek i København, kun overgået af Det Kongelige Bibliotek og Københavns Universitetsbibliotek. I 1867 blev det slået sammen med Københavns Universitetsbibliotek, der i den anledning kom til at hedde "Københavns Universitetsbibliotek og det dermed forenede Classenske Bibliotek". I forbindelse med sammenlægningen blev bøgerne om landbrug overført til biblioteket ved Den Kgl. Veterinær- og Landbohøjskole, DVJB.