Библиотека расположена над экзонартексом кафоликона, она содержит 558 рукописей (22 из них написаны на пергамене), архив – 30 византийских актов 956–1445 гг. В конце XIX – первой половине XX вв. С. Ламброс и монах Евдоким Ксиропотамский каталогизировали 425 рукописей, остальные введены в научный оборот в 2012 г. К византийскому периоду исследователи относят 38 манускриптов основного собрания: в Х в. написаны отрывки Евангелия-лекционария и «Гомилий» Иоанна Златоуста на Рождество Христово, три рукописи исследователи датируют XI в., четыре – XII в., шесть – XIII в., 21 – XIV в., две – XV в. В дополнительном собрании содержатся фрагменты Евангелия IX в., служебной Минеи Х в., Псалтири XIII в., отрывки сочинений святителей Иоанна Златоуста, Григория Богослова и Григория Нисского (XI, XII и XIII вв.). В поствизантийский период (главным образом, в XVII в.) в Ксиропотаме действовал скрипторий. В библиотеке хранится большое число музыкальных рукописей. Древнейшие из лицевых рукописей Ксиропотама не содержат заставки на золоте византийского типа. К палеологовской эпохе византийского искусства исследователи относят миниатюру с изображением апостола Луки в Евангелии-тетр 1340 г.; синий цвет фона подчёркивает яркие краски одежд и архитектуры, благодаря работе вспомогательными цветами на боковых частях предметов и складках мастер создаёт пластический эффект. Сохранилась надпись, упоминающая императора Алексия I Комнина и митрополита Варнаву Трапезундского, а также содержащая дату – 9 апреля 1329 г. Миниатюрами также украшено Евангелие XIV в. Традиции византийской книжной иллюминации сохраняются в поствизантийский период. Древние рукописи могут получать дополнительные украшения, при этом их создатели и заказчики стараются сохранить определённую художественно-смысловую целостность. В Евангелии XII в. иниатюры с изображениями евангелистов исследователи относят к XVI в. Их иконография соответствует византийским схемам: сидящие за письмом евангелисты, рядом представлены их символы. Исследователи отмечают, что ограниченные возможности позднего периода проявляются в примитивной широкой заливке фона, одежд, престолов цветом без разделки. В Евангелии-лекционарии 1559 г., вложенном в Ксиропотам монахом Неофитом (или написанном в Ксиропотаме), использован единственный декоративный элемент – заставка в начале рукописи, форма и декор которой восходят к традиционным элементам византийской книжной иллюминации: она образует «покой» над киноварным заглавием и текстом в два столбца. Исследователи отмечают, что её заполняют сплетённые между собой круги, внутри которых цветочные мотивы сочетаются с мотивом креста; раскраска в три цвета создаёт праздничный эффект; с левым нижним элементом рамки соединяется единственный инициал, выполненный с применением цветочных элементов и вьющихся линий. Вольное сочетание мотивов европейского барокко, византийских традиций в инициалах и малых миниатюрах присутствует в декоре Чиновника (Литургиариона) XVI в. В рукописях XVII в. полностраничные миниатюры евангелистов ещё могут сохранять узнаваемую византийскую иконографию, но по исполнению отличаются от древних образцов. В Евангелии-лекционарии 1654 г., писец Николай с Родоса, цветом исполнены только контуры фигур, горок, атрибутов и предметов, а также линии драпировок и исходящих с небес лучей; внутреннее заполнение получают только нимбы и второстепенные детали, например, архитектурные элементы.