ห้องสมุดเนียลสัน เฮส์ (อังกฤษ: Neilson Hays Library) จดทะเบียนขึ้นเป็นสมาคมห้องสมุด เมื่อวันที่ 25 มกราคม พ.ศ. 2412 โดยสมาชิกสมาคมสตรี (The Ladies’ Bazaar Association) ซึ่งสมาชิกเป็นสุภาพสตรีชาวต่างชาติที่อาศัยอยู่ในกรุงเทพ โดยนำรายได้จากการขายของของสมาคมสตรีนำมาจัดตั้งสมาคมห้องสมุดสตรีกรุงเทพ (The Bangkok Ladies' Library Association) ขึ้นเพื่อให้บริการแก่ชาวต่างชาติที่อาศัยอยู่ในกรุงเทพโดยมีข้อบังคับของสมาคมที่ให้การบริหารงานนั้นต้องประกอบไปด้วยกรรมการสมาคมที่เป็นสตรีจำนวนไม่เกิน 12 คน นายกสมาคมคนแรกซึ่งเป็นผู้ก่อตั้งก็คือซาราห์ บรัคลีย์ แบรดลีย์ (Sarah Blachley Bradley) ซึ่งเป็นภรรยาของหมอบรัดเลย์ (Dr.Dan Beech Bradley) ในปี พ.ศ. 2454 ได้เปลี่ยนชื่อจาก สมาคมห้องสมุดสตรีกรุงเทพ เป็น สมาคมห้องสมุดกรุงเทพส่วนชื่อปัจจุบันของห้องสมุด คือ ห้องสมุดนีลเซนเฮส์ นั้นมาจากชื่อของนางเจนนี นีลเซน เฮส์ (Jennie Neilson Hays) ซึ่งชื่อเดิมของนางคือ เจนนีย์ นีลเซน เป็นชาวเดนมาร์ก ครอบครัวได้อพยพไปอยู่อเมริกาต่อมาได้เดินทางเข้ามาเป็นมิชชั่นนารีในประเทศไทยในปี พ.ศ. 2427 และได้พบกับหมอทอมัส เฮย์เวิร์ด เฮส์ (Thomas Heyward Hays) ซึ่งเดินทางเข้ามาในประเทศไทยในปี พ.ศ. 2429 และทั้งคู่ได้แต่งงานกันในปี พ.ศ. 2430 ต่อมานางนีลเซน เฮส์ ได้เข้ามาทำงานให้กับสมาคมห้องสมุดตั้งแต่ปี พ.ศ. 2438 ตลอดเวลาเธออุทิศตัวและเวลาเพื่อทำกิจกรรมมากมายเพื่อให้ห้องสมุดสามารถดำเนินกิจการต่อไปได้ เธอทำงานให้กับห้องสมุดเป็นเวลาถึง 25 ปี และเธอได้เสียชีวิตด้วยโรคอหิวาตกโรคในเดือนเมษายน พ.ศ. 2463ตั้งแต่จัดตั้งขึ้นเป็นสมาคมห้องสมุดในปี พ.ศ. 2414 เป็นต้นมาห้องสมุดไม่มีสถานที่ทำการถาวรย้ายไปตามที่ที่จะได้รับอนุเคราะห์จากสมาชิกและผู้ให้การสนับสนุนอยู่ตลอดเวลา หลังจากนางเฮส์ได้เสียชีวิตลงในปี พ.ศ. 2463 ด้วยความรักที่เธอมีต่อห้องสมุด คุณหมอเฮส์ ผู้เป็นสามีจึงได้สร้างอาคารถาวรและซื้อที่ดินริมถนนสุรวงศ์เพื่อยกให้เป็นของห้องสมุดและเป็นที่ระลึกถึงภรรยาของท่าน ดังนั้นสมาคมห้องสมุดกรุงเทพ (The Bangkok Library Association) จึงได้เปลี่ยนชื่อเป็น "ห้องสมุดนีลเซนเฮส์" พร้อมกับอาคารใหม่ที่สร้างเสร็จเริ่มเปิดทำการในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2465 โดยสถานที่ตั้งนั้นอยู่ที่ เลขที่ 195 ถนนสุรวงศ์ แขวงสุริยวงศ์ เขตบางรัก กรุงเทพมหานคร และปัจจุบันห้องสมุดก็ยังเปิดให้บริการอยู่อาคารแห่งนี้ออกแบบโดยสถาปนิกชาวอิตาเลียนชื่อมารีโอ ตามัญโญ (Mario Tamagno) และสถาปนิกผู้ช่วยโจวันนี แกร์เรโอ (Giovanni Gerreo) ลักษณะอาคารเป็นรูปแบบนีโอคลาสสิค โดยผังอาคารเป็นรูปตัว H ทางเข้าเป็นห้องทรงกลมหลังคาทางเข้าเป็นโดม ซึ่งปัจจุบันทางเข้าเดิมได้ปิดและปรับปรุงให้ใช้เป็นห้องแสดงนิทรรศการแสดงผลงานศิลปะโดยใช้ห้องนี้ชื่อว่า Rotunda Gallery ส่วนทางเข้าย้ายไปอยู่ด้านข้างแทนอาคารห้องสมุดเนียลสัน เฮส์ได้รับรางวัลอนุรักษ์ดีเด่น ปี 2525 ของสมาคมสถาปนิกสยามในพระบรมราชูปถัมภ์