Ospitato nella Mole Antonelliana, il suo allestimento ne segue la struttura sviluppandosi a spirale su cinque livelli con proiezioni, giochi di luci e scenografie che cambiano continuamente.

Il museo, ideato sin dal 1941, grazie a Maria Adriana Prolo che raccolse documenti dell'industria cinematografica torinese, fu inaugurato nel 1958 in Palazzo Chiablese, ma per problemi di sicurezza chiuse nel 1983.

Dal 2000, anno della sua riapertura nella Mole, raccoglie fotografie e bozzetti che rivelano i segreti che si nascondono dietro le macchine da presa, a partire dai teatri d'ombre e dalle prime "lanterne magiche" fino ai più recenti effetti speciali. Percorsi interattivi dedicati ai grandi generi e ai temi della storia del cinema coinvolgono un pubblico ampio di adulti e bambini. L’allestimento è stato curato dallo scenografo svizzero François Confino.