Les fonds anciens de médecine (5000 volumes) et de sciences (1700 volumes) doivent leur constitution et leur composition actuelle à un événement dramatique survenu en 1910. Cette année-là, les bâtiments de la faculté sont presque entièrement détruits par un incendie et les collections de la bibliothèque disparaissent en quasi-totalité. Dans un grand élan de solidarité, nombre de bibliothèques françaises mais aussi étrangères (Leipzig, Yale, Christiana) s'emploient à aider à la reconstitution des fonds au moyen de dons très importants. On trouverait donc difficilement dans ce fonds des témoins des collections de la vieille université. Les donateurs ne s'étant, bien entendu, pas concertés, la bibliothèque se retrouve rapidement en possession de nombreuses éditions d'un même ouvrage, quand il ne s'agit pas de plusieurs exemplaires d'une même édition. Cette particularité vaut au fonds ancien de médecine d'offrir ainsi un large panorama de l'édition médicale des XVIIe et XIXe siècles. Par la suite, la bibliothèque reçut encore d'autres dons, tels les livres d'Auguste Larrey, médecin et cousin du célèbre chirurgien des armées napoléoniennes, ou bien encore la collection de plusieurs centaines de plaquettes consacrées aux stations thermales de France et de l'étranger, du Dr Joseph Garrigou, médecin hydrologue du début du siècle. Grâce à ce don, la bibliothèque possède un fonds tout à fait intéressant pour l'histoire du thermalisme.

Toutes les disciplines médicales sont représentées et plus particulièrement l'anatomie avec de nombreux recueils illustrés du sein desquels émerge le très original Nouveau recueil d'ostéologie et de myologie du peintre Jacques Gamelin (1739-1803). A sa parution cet album, où l'humour macabre et le goût de la parodie côtoient en permanence une science réelle de l'anatomie, rencontra plus de succès auprès des artistes qu'auprès des médecins et Gamelin dispersa ses fonds dans cette entreprise. Les autres ouvrages de ce type laissent peu de place, en général, à une imagination aussi débridée, sauf, peut-être, le petit livre qu'Ambroise Paré consacre aux monstres et prodiges (1573) et dont s'inspirèrent par la suite plusieurs auteurs tels Fortunius Liceti dans son traité De monstris. Les représentations d'aliénés qui illustrent le traité des maladies mentales du toulousain Jean Étienne Esquirol (1772-1840) suscitent également un certain malaise.

La chirurgie est aussi propice aux illustrations pittoresques et détaillées, ainsi qu'en témoignent les nombreuses planches figurant dans les traités de Jean Scultet (Armentarium chirurgicum), Laurent Heister (plusieurs éditions de sa Chirurgie) et René-Croissant de Garengeot (Opérations de chirurgie, 1720).

Pour la pharmacie la bibliothèque possède de nombreux codex et deux exemplaires de la Pharmacopea tolosana de Purpan (1648).