La sezione manoscritti è frutto di una complessa evoluzione, iniziata col nucleo originario donato dall’Olivieri; il numero di esemplari che la costituisce è aumentato notevolmente grazie ai numerosi lasciti giunti in dono da Giovan Battista Passeri, dal marchese Pietro Petrucci, dal canonico Pietro Fabbri e dai fratelli marchesi Astorre e Ciro Antaldi, che donarono non solo i manoscritti del loro avo Antaldo, ma anche quelli del canonico Salvatore Ortolani, di Filippo Ronconi, di Francesco Benoffi e altri; le carte di Casa Mamiani vennero donate da Fedele Salvatori, mentre a Saverio Lazzarini dobbiamo le carte dell’illustre prozio canonico, architetto e pittore Giannandrea Lazzarini; da Federico Piattelletti  ci arrivano i manoscritti del colto patrizio pesarese Marco Antonio Gozze, dall’ingegnere Benedetto Passeri Modi quelli del suo avo Diego, dai fratelli Fattori le carte delle famiglie patrizie Ondedei, Guglielmi e Antonelli Vita e dalla contessa Marianna Paoli Marzetti gli scritti del suo dotto genitore Domenico Paoli. Infine la Deputazione Oliveriana acquistò, tra il XIX e il XX secolo, alcuni manoscritti di Francesco Cassi, Giulio Perticari, Giuliano e Giacomo Vanzolini.

I manoscritti numerati da 1 a 2000 possono essere consultati tramite il catalogo Mazzatinti-Sorbelli, reperibile in sede; per l’altra sezione manoscritta, che contiene gli esemplari che vanno da 2001 a 2111, sono disponibili strumenti di consultazione interni.