L'histoire du Musée du cinéma date de très longtemps. L'idée de préserver les œuvres cinématographiques a été proposée par un nombre de cinéastes déjà en 1910.

À la fin des années 1920, un Musée du cinéma a été crée dans le cadre de l'Académie d'État des Sciences d'Arts. Mais en 1932 cette Académie a été aboli et des objets précieux collectés par Grigory Boltyansky (premiers appareils de projection, scénarios, esquisses, affiches) ont été partiellement dispersés dans différentes archives et partiellement perdus.

En 1947, à la demande de Sergueï Eisenstein, les autorités ont établi la Section de l'histoire du cinéma à l'Institut d'histoire des arts de l'Académie des Sciences de l'URSS , puis en 1948 – l'archive du cinéma (Gosfilmofond), mais la création du Musée du cinéma a été reportée pour une durée indéterminée.

Dans les années 1960, le Conseil de l'Union des cinéastes de l'URSS a organisé la Commission du musée sous la direction des réalisateurs Leonid Trauberg et Sergueï Ioutkevitch. L'Union a commencé la construction du Centre Cinéma à Krasnaya Presnya, où devait être situé le musée du cinéma. Mais cette construction traînait pendant de nombreuses années, et la conception du bâtiment a été révisée plusieurs fois tout en gardant une place pour le Musée du cinéma.

En 1984, l'Union des cinéastes prit la décision d'établir au sein du Bureau de propagande de l'art cinématographique de l'Union Soviétique, une de ses unités, la section du musée, qui a été réorganisé vers le mars 1989 comme Musée central du cinéma. Sa naissance coïncide avec le centenaire de Charles Spencer Chaplin, et Oona Chaplin avec la société Bubbles Inc. a donné au Musée le film « Le Dictateur » (1940), dont la projection, tenue le 31 mars, a inauguré l'ouverture de la Grande salle du Centre Cinéma.

Le bâtiment construit à Krasnaya Presnya a abrité les collections, salles d'exposition et salles de cinéma, où on projetait des œuvres du cinéma national et mondial choisies selon les principes du musée. Depuis la création du Musée du cinéma et jusqu'au 1er juillet 2014, son directeur était le filmologue et historien du cinéma Naum Kleiman.

En 1992, le Musée du cinéma est devenu un organisme indépendant sans but lucratif à vocation culturelle et éducative. Ses fondateurs étaient le Comité d'État de la Fédération de la Russie pour la cinématographie, la Confédération des unions des cinéastes, l'Union des cinéastes de la Russie et le Ministère de la culture de la Russie, qui plus tard ont été rejoint par le société Sovexportfilm. En 2001, une décision a été prise afin de donner au Musée le statut d'un organisme d'État.

Dans la situation, qui s'est développée en 2004-2005, Naum Kleiman a décidé de quitter les lieux du Centre Cinéma à Krasnaya Presnya. Depuis la fin de 2005, les collections du Musée du cinéma sont situées sur le site de Mosfilm, une société de production cinématographique, alors que des projections de films, expositions et autres événements du musée sont tenus à différents endroits à Moscou.

À partir d'octobre 2014, la Maison centrale du cinéma est devenue l'un des sites officiels du Musée du cinéma.