大同分館於民國56年3月開館服務，改建及遷址後，現址於民國75年6月24日啟用迄今。座落於大同區重慶北路3段318號，分屬地下一樓及地上一樓，館舍面積約882坪。交通便利，到館利用讀者頗多，提供大同區及鄰近縣市民眾一處汲取新知及休閒的好場所，又係高速公路下交流道後的停靠站，提供旅客暫憩的休息點，共享圖書館書香；附設樂齡學習中心，不定時舉辦各種講座及研習班課程。 

■大同區樂齡學習中心（http://epage3.tpml.edu.tw/bin/home.php）
一、中心願景：優雅．風華－－「布」思議的創意天地
二、中心特色：創意布藝
三、課程特色：
　　以布藝為主軸（創意藍染、彩繪畫布、簡易拼布、染布與印花），再搭配樂齡長輩們喜愛且容易入門的園藝、運動、電影欣賞、國畫、腦力訓練、紙藝生活和養生保健等課程，動靜皆有，除了滿足長輩們不同的需求與學習興趣之外，也希望長輩們都能有「頭好壯壯樂生活」。