桃园市立图书馆桃园分馆，位于台湾桃园市桃园区市中次分区，是桃园市立图书馆的一座分馆。桃园分馆成立于1984年，在2004年迁移至新址后，总体面积达470余坪。
桃园分馆最早成立于1984年10月24日，成立之始就已拥有超过190坪的面积，内部则设有期刊室、自修区、闭架式书库及儿童阅览室等空间。随着桃园区的人口大幅增加，桃园分馆于2004年3月1日封馆、4月15日迁移至位于新民商场的新址，新址并于2004年5月16日正式启用。桃园分馆新址除空间较原先的190余坪大幅增加为470余坪外，也建置了较以往更加多元的图书馆馆馆藏，在软硬件设备方面均有提升。
随着桃园县改制为桃园市，桃园分馆于2014年12月25日纳入桃园市立图书馆体系，并易名为“桃园市立图书馆桃园分馆”。
桃园分馆与公园比邻，内部采用现代化设计，在空间内外以透明的落地玻璃窗区隔，可从外部一窥内貌。桃园分馆的内部也设有阅览区、期刊区、儿童阅览区等设施。除此之外，桃园分馆于桃园市桃园区县府路11号设有一座阅览中心，现改称为阅览室。
桃园分馆于2016年7至8月间因台风侵袭导致外墙剥落；然而，尽管馆方第一时间在分馆周围围篱，却迟未整修，曾引发附近住户不满，并向苹果日报投书爆料。桃园市政府于2017年3月底对建筑外墙展开修缮。
