Путешествие по музею можно начать с постоянной экспозиции «Лабиринт истории», которая познакомит с главными событиями первого столетия российского кинематографа. Она разделена на шесть комплексов: «Аттракцион» (дореволюционное кино 1890-1910-х годов), «Эксперимент» (революционные, авангардные 1920-е годы), «Триумф и трагедия» (сталинское кино и кинематограф времен войны, 1930-40-е), «Поэзия» (кино оттепели, 1950-60-е), «Исповедь» (интеллектуальное, авторское кино 1970-х), «Протест» (эпоха перестройки, 1980-е). Также открыта к посещению единственная в мире постоянная мемориальная экспозиция «Кабинет Сергея Эйзенштейна», в которой представлено более трехсот предметов. Среди них мебель, предметы быта, личные вещи, текстиль из квартиры Сергея Эйзенштейна по ул. Потылиха, 54Б, уникальная в своем роде коллекция печатной графики и декоративно-прикладного искусства России, Франции, Мексики и Японии, фотографии, подаренные режиссеру его великими современниками — Чарли Чаплином, Альбертом Эйнштейном, Джеймсом Джойсом, а также другие личные вещи режиссера.
Летом 2023 года открыты к посещению временные выставки. «Снимал он трудный быт войны» приурочена к 80-летию победы в Сталинградской битве и посвящена подвигу кинематографистов-фронтовиков. Поклонники культовых советских картин и творчества Станислава Говорухина смогут познакомиться с фрагментами жизни кинематографиста за кадром на выставке «Вертикаль», которая воспроизводит элементы мастерской художника. Ценители космической темы наверняка оценят выставку «На пыльных тропинках далёких планет...», посвященную жанру научной фантастики в кинематографе. Она объединяет более 150 экспонатов из фондов Музея кино и Музея-заповедника «Музей Мирового океана», где собраны эскизы костюмов, декораций, персонажей и грима, сцены и раскадровки, макет космического корабля, игровой костюм робота, а также фото рабочих моментов съёмок и кадры культовых анимационных и художественных фильмов таких режиссеров как Ридли Скотт, Андрей Тарковский, Георгий Данелия и Ричард Викторов.