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大正十二年（1923年）3月31日，以台中州令第15号制订〈台中州立图书馆规则〉后，同年5月15日正式将图书馆定名为“台中州立图书馆”。大正十四年（1925年），迁移至大屯郡役所旧址。昭和三年（1928年）5月14日，在已完工尚未迁入的新馆舍前，发生台中不敬事件。昭和四年（1929年）10月，图书馆迁入新馆舍（今址）。根据统计，昭和九年（1934年）的台中州图藏书有1万4488册，其中以文学类的书籍最多（3168册）。
而在日治时期为了促使图书流通，曾实施“巡回文库”的措施 <ref>[http://www.docin.com/p-1794646213.html 巡回文库民国时期阅读推广的引导者]，豆丁网 </ref> ，会将书籍轮流送到需要的地区提供民众借阅。台中州图当时在总督府指导及协助下，将台中州分成四个区，每区含有数郡，并在其中设立州辖阅览所，每月各区的书籍会进行交换。
二次大战后
1946年3月1日曾短暂被改为“台中县立台中图书馆”。3月6日再改为“台湾省立台中图书馆”（今国立公共资讯图书馆），为台湾省行政长官公署教育处所属机关。
1947年二二八事件后，台湾省行政长官公署改组为台湾省政府，省中图变成台湾省政府教育厅所属机关 <ref>[http://www.taiwan.cn/zt/twzt/taizhong/taizhongc/taizhongshizixun/200804/t20080423_629320.htm 台中市图书馆资源]，中国台湾网，2008-02-20</ref> 。
1972年，省中图迁馆于北区精武路291之3号，原址售予合作金库银行改作金融机构使用至今。