Кино — одно из важных направлений работы для современного музея. Показы фильмов проходят в музее регулярно, и редкая выставка обходится без демонстрации игровых или документальных лент.

В Музее Москвы работает Центр документального кино — культурно-образовательная площадка и первый в России кинотеатр документального кино. В его репертуаре — актуальные документальные фильмы, образовательные и научно-популярные картины, трансляции спектаклей, тематические лекции.