中国电影博物馆设有20个展厅，介绍中国电影百年发展历程以及电影科技博览。另有临时展厅、报告厅和多功能厅。馆内还设有巨幕电影厅、数字电影厅及三个35毫米电影放映厅。

    中国电影博物馆由美国RTKL国际有限公司与北京建筑设计研究院合作设计，其建筑设计手法体现了电影艺术与建筑语言的平衡，不仅可以让观者感受立体的视觉冲击，而且令其仿佛置身于电影之中，将强烈的视觉效果升华为综合的全方位体验。

    中国电影博物馆的建筑外观不仅气势宏伟，而且充满了独特的艺术特色。在主体建筑的前方，巨大的银幕与广场上一道断续的斜墙构成了形如咔打板的平面组合。建筑采用黑色作为基础色，并使用镂空图案的金属板作为外层装饰，为这座光影的殿堂蒙上了神秘的面纱。在统一、中性的黑色背景上，四个立面根据建筑的内部公共空间的位置分别开辟一片大型彩色玻璃面。红、绿、蓝、黄分别代表的展览、博览、影院、综合服务四个功能区域流露出多彩的个性。

    中国电影博物馆内部采用黑、白、灰三色作为基调，典雅而沉静，其他一切色彩在这样的基调下显得更加五彩斑斓：巨型的彩色玻璃在自然光的照射下，投射出多彩的个性；能够不断的变换色彩的中央圆厅环形墙壁，华美鲜艳；电梯内的装饰灯流光溢彩，让观众在游览过程中体验视觉享受带来的惊喜。

    中国电影博物馆占地52亩，建筑面积近38000平方米，展线长度2970米，其中涉及电影1500余部、图片4300余张、介绍电影工作者450多位。中国电影博物馆的展览、博览内容是由国家广电总局组织的一大批我国电影业最具权威性的专家、学者精心制作完成的，集权威性、知识性、艺术性于一体。