Το 1862 συστήνεται από την Αδελφότητα των Μουσών “Γενική Επαρχιακή Βιβλιοθήκη”, η οποία σύμφωνα με το βιβλίο εισαγωγής, το οποίο διατηρείται μέχρι σήμερα αριθμεί περίπου 1.000 αντίτυπα. Η Γενική Επαρχιακή Βιβλιοθήκη λειτουργεί ως δανειστική και εξυπηρετεί την επαρχία Μηθύμνης τα γεωγραφικά όρια της οποίας καλύπτουν τη μισή περίπου Λέσβο.
Η Δ.Ι.Β. Μηθύμνης “Αργύρης Εφταλιώτης” αποτελεί τη συνέχεια της Γενικής Επαρχιακής Βιβλιοθήκης της Αδελφότητος των Μουσών, τα τεκμήρια της οποίας αποτελούν την Παλαιά Συλλογή της σημερινής Βιβλιοθήκης.
Η Παλαιά Συλλογή περιλαμβάνει Βιβλία και Περιοδικά, τα οποία είναι σημαντικές παλαιές εκδόσεις όπως αρχαίοι Έλληνες συγγραφείς εκδόσεων Λειψίας. Το περιεχόμενο των Βιβλίων ποικίλει, αφοί συναντώνται βιβλία ιστορίας, θρησκείας, γεωγραφίας, ιατρικής, μαθηματικών, φυσικής, χημείας κ.α., καθώς και πλήρεις σειρές παλαιών περιοδικών κυρίως της Λέσβου και της Μικράς Ασίας. Τα βιβλία χρονολογούνται τουλάχιστον από το 1670 και έχουν τυπωθεί σε περίφημα τυπογραφεία όπως: Πατριαρχικό Κων/πόλεως, Βουκουρεστίου, Νικολάου Γλυκύ Βενετίας, Ιωάννου Σνειρέρου Βιένης, Ιωάννας Σχραίμπλ Βιένης, Ι.Μ. Εβεράρτου Παρισίων, Οδησσού, της Αγιωτάτης Συνόδου Τυπογραφείο Μόσχας, Τυπογραφείο του Παναγίου Τάφου Ιεροσολύμων, Τυπογραφείο Αυγής Αθηνών, Τυπογραφείο Σ. Κ. Βλαστού Αθηνών, κ.α. Όλα τα τεκμήρια της Συλλογής φέρουν τη σφραγίδα της Αδελφότης των Μουσών, όπως ορίζεται και στο άρθρο 4 του Κανονισμού Λειτουργίας της.
Τα τεκμήρια της Παλαιάς Συλλογής φυλάσσονται σε ειδικό χώρο της Βιβλιοθήκης, ενώ το κοινό έχει πρόσβαση μόνο στα ψηφιακά αντίγραφα. Τα πρωτότυπα μπορεί να διατεθούν για μελέτη στο αναγνωστήριο της βιβλιοθήκης, μόνο σε ειδικούς ερευνητές και μελετητές, κατόπιν σχετικής αίτησης στο Εφορευτικό Συμβούλιο της Βιβλιοθήκης.
