Η Καϊρειος Βιβλιοθήκη διαθέτει από το 1991 εργαστήριο βιβλιοδεσίας και συντηρήσεων παλαιών βιβλίων, χειρογράφων και χάρτου γενικότερα. Το εργαστήριο βρίσκεται σε αυτόνομο χώρο, είναι πλήρως εξοπλισμένο με τα απαραίτητα μηχανήματα και λειτουργεί με έμπειρο προσωπικό. Αναλαμβάνει εργασίες βιβλιοδεσιών και συντηρήσεων παλαιών και σύγχρονων βιβλίων κυρίως ιδιωτών αλλά συνεργάζεται παράλληλα και με αρκετούς δημόσιους φορείς.

Όσον αφορά στη συντήρηση των παλαιών βιβλίων απαιτείται μια σειρά διεργασιών. Αρχικά γίνεται καθαρισμός των σελίδων είτε με τη μέθοδο του στεγνού είτε του υγρού καθαρισμού. Στη συνέχεια, όποιες σελίδες έχουν υποστεί φθορά (συνήθως από έντομα και υγρασία) συντηρούνται με ειδικό ιαπωνέζικο χαρτί (ίνες, στελεχάκια κ.α.) και κόλλα. Επίσης αντικαθιστώνται τα χαρτόνια που έχουν υποστεί φθορά. Τέλος για τη ράχη χρησιμοποιείται ειδική γάζα (τέλα) ενώ το δέρμα συντηρείται προσεκτικά και όπου είναι ανάγκη συμπληρώνεται.
Στη βιβλιοδεσία επικρατούν δύο κυρίως μέθοδοι το ράψιμο της ράχης με ειδικό νήμα και η χρήση κόλλας στη ράχη. Συνήθως στη βιβλιοδεσία εφαρμόζεται ο πρώτος τρόπος, ενώ μόνο στο δέσιμο πολύ φθηνών βιβλίων και φωτοτυπιών χρησιμοποιείται η κόλλα.
Η συντήρηση και η βιβλιοδεσία των παλαιών βιβλίων αποτελεί πολύ σημαντικό έργο, διότι συντελεί ουσιαστικά στη διάσωση της πολιτιστικής, πολιτισμικής μας κληρονομιάς και κατ’ επέκταση της ιστορίας μας.

Tο εργαστήριο της Καϊρείου Βιβλιοθήκης είναι πλήρως εξοπλισμένο με σύγχρονα μηχανήματα και διαθέτει έμπειρο προσωπικό που αναλαμβάνει κάθε χρόνο τη συντήρηση και βιβλιοδεσία μεγάλου αριθμού βιβλίων ιδιωτών, δημόσιων φορέων καθώς και της ίδιας της Καϊρείου Βιβλιοθήκης.

Συγκεκριμένα το έτος 2001 συντηρήθηκαν και δέθηκαν περί τους 750 τόμους παλαιών και σύγχρονων βιβλίων. Συγκεκριμένα επιδιορθώθηκαν περίπου 50 βιβλία του 18ου αιώνα, 400 βιβλία του 19ου αιώνα και περίπου 250 βιβλία του 20ου αιώνα. Επίσης συντηρήθηκαν 35 τόμοι εφημερίδων του 19ου αιώνα, 15 χειρόγραφα έγγραφα καθώς και μεγάλος αριθμός λυτών εγγράφων.
H Καϊρειος Βιβλιοθήκη το 2001 εκτός από τις εργασίες που ανέλαβε, συντήρησε ένα μέρος των παλαιών βιβλίων που ανήκουν στις δύο πιο σημαντικές συλλογές που διαθέτει η ίδια: τη Βιβλιοθήκη του Θεόφιλου Καϊρη και τη Βιβλιοθήκη του Δημητρίου Πασχάλη. Και οι δύο περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό παλαιών και δυσεύρετων εκδόσεων ελλήνων και ξένων από τον 16 αιώνα και εντεύθεν.
Η σημασία του έργου της συντήρησης είναι προφανής διότι έτσι διαφυλάσσεται για το μέλλον ένα σημαντικό μέρος της πνευματικής και πολιτιστικής κληρονομιάς.