溪西地區91年後雖已設有兩所圖書館，但空間及藏書量遠不及西屯分館的8%及50%，圖書館資源嚴重不足，多數溪西居民仍至鄰近西屯分館、黎明分館或跨館借書來滿足圖書需求。有鑒於此，由溪西地區11里里長聯名，臺中市議會提案，於102年通過新建溪西分館，市政府並陸續於103年、105年編列6千萬元及3千萬元溪西分館新建工程經費，新建工程於104年12月25日開工，106年12月底完工，約4個月規畫整理，於107年3月27日試營運服務市民，同年4月22日正式啟用，西屯永安、協和分館亦同時吹熄燈號，走入歷史。

溪西圖書館屋頂的設計就像一本展開的書冊展現了臺中對閱讀的重視，這座臺中首座融合建築與美學特色的圖書館緊鄰筏子溪公園綠帶，不僅是全台唯一能從高鐵列車上望見的圖書館，並己獲銅級綠建築候選證書。全館總樓地板面積約1942平方公尺，地上三層建築物，融合智慧、舒適、節能的現代化圖書館綠建築，採用RFID自動化圖書系統、VRF多聯變頻式空調節能設備及綠建材與承重牆系統不落柱建築工法，運用大量節能設備及綠建材，既節能又節省人力。

館內空間採分齡分眾設計，一樓設有嬰幼兒閱讀區、兒童閱覽區、報紙期刊區、臺中學專區及樂齡專區；另設置有自助借書機，讓民眾可以自助借閱圖書及視聽資料；二樓為一般閱覽空間，設有開架閱覽區及「CC建築館」(以建築生活美學為特色定位)，為臺中市首座融合建築與美學概念圖書館；三樓為青少年專屬閱覽空間，設有青少年專區、視聽資料區、多功能活動室、小團體欣賞區、多元學習室、無線上網區及電腦檢索區等，為民眾提供全方位服務。未來可提供館藏圖書約10萬冊，150種期刊、330席閱覽座位及各式建築相關活動，陪伴民眾在環景綠意中暢遊書海，感受城市建築新美學!
 

每週六上午10時30分於嬰幼兒閱讀區舉辦溪西故事屋說故事活動，每週六下午2時於嬰幼兒閱讀區舉辦假日FUN電影活動；並不定期辦理各項閱讀推廣活動。