All'interno della sezione di botanica della biblioteca il fondo librario più antico distinguibile è quello appartenuto al prefetto dell'orto Giovanni Marsili. I prefetti dell'orto botanico possedevano certamente dei libri, ma questi erano una loro proprietà personale e come tale seguiva le vicende dei loro beni dopo la loro morte. Giovanni Marsili raccolse, durante la sua vita e i suoi soggiorni a Parigi e a Londra, un'importante biblioteca personale che nel testamento mise in vendita per ricavare una rendita per il sostentamento futuro della sorella e della governante. Venne offerta in un primo tempo all'Università ma questa rifiutò l'acquisto. Il nuovo prefetto dell'orto Antonio Bonato, già bibliotecario alla biblioteca Universitaria di Padova, comprò questa raccolta e l'accrebbe durante la sua vita fino a destinarla nel 1834 all'Università con l'obbligo di aprirla agli studiosi come biblioteca.

Il fondo Marsili all'interno della nuova biblioteca seguì le vicende di quest'ultima e in parte fu smembrato nella generale ristrutturazione ed ammodernamento che investì l'istituto botanico e la biblioteca negli anni 20 del '900 sotto la prefettura di Giuseppe Gola che scelse di destinare ad altre biblioteche, e per prima l'Universitaria in quanto biblioteca di conservazione, il materiale non più congruo ad un moderno istituto di biologia vegetale.
La raccolta Marsili rifletteva la formazione umanistica e gli interessi di un professore universitario del settecento, tra epoca barocca ed illuminismo, e possiamo considerarla nella sua interezza consultando il suo catalogo manoscritto presente in biblioteca.

Vi erano manoscritti, testi a stampa, incunaboli e editio princeps, raccolte di stampe illustrate.
Gli argomenti trattati comprendevano i grandi classici latini e greci e del pensiero moderno, fondamentali per secoli nella formazione di un uomo di cultura, opere di medicina, erbari illustrati, testi di storia naturale, testi religiosi, resoconti di viaggi ed esplorazioni...
Gli ex libris e le note manoscritte testimoniano di provenienze illustri e di legami di rilievo come la biblioteca di David Garrick, attore scespiriano illustre, e i legami con la Royal Society di Londra.
In quanto appassionato bibliofilo possedeva i repertori più validi del tempo per la conoscenza delle edizioni di Jean François Séguier e di Albrecht von Haller. La raccolta comprendeva numerosi testi in lingue straniere.

Se per la passione per il libro raccolse opere preziosamente illustrate, come l'Herbarum vivae eicones di Brunfels 1532, o anche dipinte, come Florum … historia di Rembert Dodoens 1569, o  non attuali, come il Fasciculus de medicina del 1493, Marsili fu aperto al nuovo nel contenuto anche se povero nell'aspetto come le edizioni linneane o l'Esortazione all'innesto del vaiolo... di Giovanni Dalla Bona 1769.
Un prezioso erbario dipinto manoscritto I cinque libri di piante di Pietro Antonio Michiel veneziano del sec. XVI è oggi alla Biblioteca Marciana dove fu mandato dal prefetto Bonato quasi subito dopo l'acquisizione del fondo.

Secondo il catalogo manoscritto la raccolta era costituita da 2520 opere a stampa e 17 manoscritti: oggi secondo il catalogo odierno nella biblioteca rimangono 1023 opere a stampa e 16 manoscritti. La parte non presente nella Biblioteca storica di medicina e botanica "Vincenzo Pinali e Giovanni Marsili" è tuttora conservata presso la Biblioteca Universitaria.

Parte della collezione libraria è stata digitalizzata ed è disponibile in Phaidra.