Il Museo Nazionale del Cinema ha sede all'interno della Mole Antonelliana e deve il suo fascino alla collezionista Maria Adriana Prolo.
Al suo interno sono conservate macchine ottiche pre-cinematografiche, attrezzature cinematografiche antiche e moderne, pezzi provenienti dai set dei primi film italiani, una imponente collezione di manifesti cinematografici, una collezione di pellicole ed una biblioteca.
Il Museo Nazionale del Cinema ospita numerosi festival, il più importante è il Torino Film Festival.
Fu proprio nel giugno 1941 che Maria Adriana Prolo, studiosa di storia e di cinema, decise di realizzare il progetto di costituire un museo italiano del cinema. Il tutto fu possibile grazie agli auspici del regime fascista, che aveva già realizzato il centro romano di Cinecittà, e al sostegno artistico di alcuni pionieri del cinema.
Il lavoro riprese nel 1946, dopo la fine della Seconda Guerra Mondiale, quando fu organizzata una mostra retrospettiva nella galleria sotterranea di via Roma, nel 1950 e nel 1951 ebbero luogo altre mostre temporanee, nel 1952 il costituendo museo partecipò ad una delle prime trasmissioni televisive sperimentali.
L'idea di stabilire il museo all'interno della Mole Antonelliana svanì nel 1953 quando un tornado danneggiò gravemente l'edificio.
Nello stesso anno però giunse a Torino Henri Langlois, fondatore della Cinématheque Française e del Musée du Cinéma di Parigi, il quale persuase l’amministrazione comunale della necessità di dare una sistemazione adeguata al patrimonio raccolto dalla professoressa Prolo.
Il 7 luglio 1953 si costituì ufficialmente l'Associazione Museo del Cinema che trovò sistemazione nei locali di un'ala di Palazzo Chiablese.
Purtroppo nel 1983 il museo fu chiuso al pubblico per ragioni di sicurezza.
Nel 1991 Maria Adriana Prolo morì e l’anno dopo il museo prese il suo nome, grazie al sostegno dell'Associazione Museo Nazionale del Cinema e della Cassa di Risparmio di Torino.
La nuova sede del museo, all'interno della Mole Antonelliana, è stata inaugurata nel 2000.
In occasione dei Giochi Olimpici di Torino 2006 l'allestimento è stato rinnovato con l’aggiunta di tre nuovi ambienti dedicati al western, al musical e alla fantascienza.