Das hauseigene Kino wurde am 30. November 1963 mit einer Vorführung von „Der Proceß“ von G.W. Pabst eröffnet. Es gehört zu den wenigen Kinos in Deutschland, das vollständige filmhistorische Retrospektiven und Stummfilme mit Livemusik-Begleitung zeigt. Der ehemalige Museumsleiter Patalas stellte in Aljoscha Zimmermann einen eigenen Hauspianisten an. Dieser forschte auch zu den Originalpartituren der gezeigten Filme oder komponierte eigene Musik zu diesen. 

Bei den Vorführungen im 165 Plätze fassenden Kinosaal des Filmmuseums werden in der Regel Filme im Original mit deutschen oder englischen Untertiteln auf die Leinwand gebracht. Häufig sind auch Regisseure und Schauspieler anwesend und diskutieren mit den Filminteressierten nach der Vorstellung über ihre Werke.

• Das aktuelle Programm im Filmmuseum

Zu den bekanntesten regelmäßigen Events im Programm des Filmmuseums gehören das Dok.fest, das Filmfest München und das Internationale Festival der Filmhochschulen.

Das Filmmuseum ist eine Abteilung des Münchner Stadtmuseums und besitzt eine große Sammlung historischer Filme, die hier sowohl konserviert als auch restauriert und kopiert werden. Der Fokus der Sammlung liegt auf dem deutschen Stummfilm, Filmarbeiten deutscher Migranten während der Zeit des Nationalsozialismus, dem neuen deutschen Film und der Münchner Filmgeschichte.

Zur Sammlung des Filmmuseums gehören die Werke so bekannter Regisseure wie Orson Welles, Thomas Harlan oder Wim Wenders. Zu den lokalen Münchner Highlights zählen unter anderem die Werke von Karl Valentin und Herbert Achternbusch, aber auch dokumentarisches Material über die Stadt, das sich im Laufe der Jahre angesammelt hat.

Die Restaurierung alter Filme wurde ab den 1970er Jahren ein Schwerpunkt der Arbeit. Der damalige Leiter des Museums Enno Patalas (Foto) widmete sich dabei vor allem berühmten Stummfilmregisseuren wie etwa Georg Wilhelm Pabst, Ernst Lubitsch, Friedrich Wilhelm Murnau oder Fritz Lang. Seine Arbeit in diesem Bereich fand weltweites Interesse, denn Patalas und seine Mitarbeiter schafften es, die Vorführqualität der Stummfilme durch ihre Restaurierungskünste stark zu verbessern.

Seit 2006 werden die Arbeiten des Filmmuseums in den Bereichen Rekonstruktion und Restaurierung in unregelmäßigen Abständen als DVD veröffentlicht. Zudem stellt das Filmmuseum seine Sammlung auch für Forschungszwecke zur Verfügung.