Per la riorganizzazione e l'inventariazione dell'archivio fu fondamentale l'opera di Quintino sella, che concepì l'idea di creare un grande archivio storico del Biellese avvalendosi della collaborazione di Pietro Vayra, archivista presso i regi Archivi di Torino. Nel 1867 recuperò molti antichi documenti finiti presso la biblioteca del duca di Genova. Il 12 ottobre dello stesso anno la giunta municipale accolse la proposta " di dotare la città di un archivio generale dei documenti antichi riguardanti la storia biellese ". Altri importanti documenti furono recuperati dal sella nel 1874 presso la deputazione subalpina di storia patria a Torino. Questi furono consegnati al comune di Biella dagli eredi solo nel 1927. La massima parte dei documenti recuperati nel 1867 e nel 1874, appartenenti al comune e al capitolo di S. Stefano di Biella, erano stati utilizzati dal canonico Gustavo Avogadro di Valdengo per la pubblicazione dei Monumenta Historiae Patriae. Grazie all'opera di Sella e Vayra confluirono nell'archivio comunale - che era stato inventariato nel 1790 dall'abate Agostino Torelli - documenti del capitolo di S. Stefano, di vari comuni del Biellese, l'archivio della famiglia Bertodano e altre carte donate da privati. Sella e Vayra provvidero a regestare tutti i documenti antichi, che vennero a formare un unico archivio, senza rispettare il principio della provenienza. Fortunatamente non fu omesso d'indicare sulle camicie in cui erano inseriti la loro provenienza originaria. Altri documenti pervennero, in particolare nel periodo 1928-1933, grazie all'opera del commissario prefettizio Mario Ferrerati. L'opera di Sella e Vayra fu ripresa e continuata soprattutto da Alessandro Roccavilla, Luigi Borello e Pietro Torrione, che si succedettero nella direzione dell'archivio storico e della biblioteca civica nel periodo 1920-1971