瓦尔堡从少年时代开始收集图书，1909年把藏书迁移到汉堡海尔维希大街的新住宅。这完全是私人的书斋，其组织编排遵照独特的个人癖好。在18世纪末和19世纪初年，如何组织一个最好的图书馆，在德国有着激烈的争论。一派主张按题材的等级次序编目，以便引导读者从一个知识领域过渡到另一个领域。另一派主张按照书卷的大小和获得的日期来安排次序。（后者也是中世纪某些图书馆成功使用过的系统。）瓦尔堡对两派的方法都不满意，他要求自己的收藏有一种流动性与灵活性，既不受题材拘束，也不受时间先后的限制。萨克斯尔在1943年谈到瓦尔堡怎样回应当时的情势：在书籍生产大量增加的时代，机械式的编类方法正在迅速代替“学者凭细致阅读得到的熟悉感觉”，瓦尔堡认识到这种危险，提出“好邻居规律”。在很多情况下，某人最熟悉的书并不是他需要的书，而书架上某个不相识的邻居都包含着极重要的信息，尽管从书名上往往看不出来。“关键的想法是所有的书要聚在一起，每一本都包含或多或少的信息，邻居之间互相补充，这样，读者就可以凭这些书名领会人类思想史的巨大力量。瓦尔堡认为书籍不仅是研究问题的工具，集合在一起的书籍还表现人类思想的常态及其不断变化的各个方面。”

不光是对书，瓦尔堡对形象也有强烈的记忆，能将各种图像互相联系，织成美丽的锦绸，用片断短文写出他的看法。他在研究古代艺术品目录的时候，常把感兴趣的题目写在卡片上，然后用密密麻麻的文字发自己的评论，并把这些文字称为“稠鳗鱼糊文体”。他把卡片按照一种复杂多变的系统分装在小盒子里。了解瓦尔堡的人都说，他有一种“本能在引导他编写某些感兴趣的题目的图书目录，还使他不断重新安排书架上的图书，以服从他在特定时期的思路。瓦尔堡认为，图书馆首先是一串联想的集结：一个联想产生另一个新的联想或一段文字，如此发展下去，最后让读者又回到最初的一页。在他看来，每个图书馆都是连环状的。

瓦尔堡书斋的阅览室为椭圆形，他称之为“瓦尔堡文化科学图书室（die kulturwissenschaftliche Bibliothek Warburg）。他把这个图书室贡献给希腊记忆女神摩涅莫绪涅（Mnemosyne），即缪斯女神的母亲。瓦尔堡认为人类历史是一种不断变化的努力，要用语言和形象来表达古老的经验——与其说是个体的经验，还不如说是铭刻在社会记忆中人类整体经验。瓦尔堡和他的同代学者一样，深受德国神经生理学家塞蒙（Richard Semon）理论的影响，这种理论为人类的情绪提出了生理学的解释。塞蒙认为记忆是区别生命体与死物的特质。任何影响生命体的事件都会留下痕迹，能够凭记忆来加以模仿，塞蒙称之为‘记忆印迹’（engram）。瓦尔堡把这种‘记忆印迹’当作每种文化核心内活生生的纯粹象征。他感兴趣的是为什么某个时代（如文艺复兴时代，启蒙时代）会受到这些象征（或其某些方面）的巨大影响，形成了文学艺术的独特音调与风格。由于这种记忆的强大力量，瓦尔堡把它描述为“成人的鬼故事”。