Библиотека основана в 1948 в старом районе Шелепиха на Пресне как Библиотека № 101 Краснопресненского района г. Москвы. Обслуживала промышленный микрорайон с большим количеством предприятий и преимущественно рабочим населением. Состав фонда был разнообразным и охватывал все отрасли знания, но особое внимание уделялось научно-технической литературе. Значительную часть фонда (более 50%) составляла также общественно-политическая литература. Для детей был сформирован компактный, но хорошо подобранный фонд детской книги. В структуру библиотеки входил также юношеский абонемент, ориентированный на школьные и вузовские программы. Библиотека неоднократно переезжала, долгое время находилась на территории Мельничного комбината № 4. 9 мая 1961 она получила наименование Массовой библиотеки № 48 Краснопресненского района г. Москвы
[1]. Располагалась она в то время по адресу: 4-я ул. Шелепихи, д. 1-а. В 1977 библиотека получила помещение по адресу: Мукомольный проезд, д. 9, корп. 2, в котором находится и в настоящее время.
В 1976–1991 библиотека входила в ЦБС Краснопресненского района, которую возглавил первый директор Библиотеки № 48 заслуженный работник культуры Г. В. Нейман. Фонд библиотеки составлял в эти годы более 100 тыс. единиц хранения, а количество читателей превышало 7 тыс. человек. Библиотека имела передвижки на многих предприятиях Краснопресненского района. Сотрудники библиотеки активно работали с учащимися двух близлежащих школ — № 105 и № 592, оказывали их учителям методическую помощь. Библиотека успешно вела работу по патриотическому воспитанию и краеведческую деятельность. В 1992–2013 она входила в структуру ЦБС № 4 ЦАО г. Москвы как Библиотека-филиал № 48. В 2012, в связи с празднованием 200-летия победы России в Отечественной войне 1812, ей присвоено имя русского поэта, одного из командиров партизанского движения Дениса Васильевича Давыдова (1784–1839).
16 октября 2013 библиотека вошла в состав ГБУК г. Москвы «ЦБС ЦАО» как Библиотека им. Д. В. Давыдова. 17 сентября 2014 образована Библиотека № 11 им. Д. В. Давыдова ГБУК г. Москвы «ЦБС ЦАО» путем объединения Библиотеки им. Д. В. Давыдова и Детской библиотеки № 29 ГБУК г. Москвы «ЦБС ЦАО».
В комплекс библиотеки входит отдел «Центр детского развития» (Шмитовский проезд, д. 46, корпус 2).