Il museo possiede una pressoché unica collezione di manifesti e locandine cinematografiche (530 mila pezzi) e di pellicole di tutti i tempi (la prima fu acquistata per 30 lire da Maria Adriana Prolo nel 1942). La raccolta è formata in gran parte dalfondo Prolo, a cui si aggiunsero nel tempo numerose donazioni elargite da personaggi del cinema e da distributori cinematografici. Presso l'ex chiesa del cimitero di San Pietro in Vincoli si trova la Biblioteca Internazionale del Cinema e della Fotografia "Mario Gromo" che custodisce un patrimonio di ventimila volumi e tremila periodici.