Արագածոտնի մարզային գրադարանը իր գործունեության ընթացքում անցել է կազմավորման մի քանի փուլեր:
1922թ. կազմավորվում է գրադարանի նախատիպը՝ խրճիթ-ընթերցարանը Աշտարակի հայտնի մտավորականների նվիրատվությունների շնորհիվ: 1927-1928թթ խրճիթ-ընթերցարանի վարիչ է աշխատում ծնունդով աշտարակցի ԽՍՀՄ ԳԱ ակադեմիկոս, տիեզերական կենսաբանության հինմնադիր Նորայր Սիսակյանը:
1930թ. խրճիթ-ընթերցարանի հիմքի վրա ստեղծվում է շրջանային գրադարանը, որն արդեն ուներ ցուցակագրված, դասակարգված հավաքածու և ղեկավարում էր շրջանում գործող գրադարանների աշխատանքը: Շրջանային գրադարանը գործել է մինչև 1977թ.:
1977թ. շրջանային գրադարանի հիմքի վրա ստեղծվում է գրադարանների կենտրոնացված համակարգ (ԳԿՀ), որը կենտրոնացնում է գրադարանային գործը ողջ շրջանում:
1997թ. հուլիսի 1-ից ՀՀ կառավարության որոշմամբ ԳԿՀ-ի կենտրոնական գրադարանի հիմքի վրա ստեղծվում է Արագածոտնի մարզային գրադարանը և նույն թվականի սեպտեմբերի 17-ին անվանակոչվում է մեծանուն աշտարակցի, անվանի գրող, հրապարակախոս Վարդգես Պետրոսյանի անունով:
Մարզային գրադարանը չորրորդ շրջանն է 95-ամյա ճանապարհ անցած գրադարանի պատմության մեջ: Գրադարանը հիմնական կառուցվածքային փոփոխություններ չի կրել, բաժինների աշխատանքները վերակառուցվել են նոր պահանջներին համապատասխան:
2011թ. իրականացված շինարարական աշխատանքների արդյունքում գրադարանը վերանորոգվում է, նորովի կահավորվում:
Այսօր Արագածոտնի մարզային գրադարանը պահպանում և շարունակում է տարիներով ձևավորված ավանդույթները՝ ամրապնդելով գրադարանի հանրահռչակումն ու մշակութային-տեղեկատվական դերակատարումը: