Die Gründung des Potsdamer Filmmuseums geht auf einen 1977 verabschiedeten Beschluss der Potsdamer Stadtverordnetenversammlung zurück. Am 9. April 1981 eröffnet das "Filmmuseum der DDR" - seit 1990 Filmmuseum Potsdam - im eigens dafür restaurierten Marstall - dem ältesten erhaltenen Gebäude in Potsdams historischer Innenstadt - mit einer Ausstellung filmtechnischer Geräte. Es ist damit das älteste Filmmuseum Deutschlands.
1983 folgte eine Ausstellung zur Geschichte der Ufa und der DEFA. Nach der deutschen Wiedervereinigung 1990 werden Sammlungen, Forschung und Programm erheblich erweitert. 1991 übernimmt das Land Brandenburg die Verantwortung und Finanzierung des Museums, das bisher als eine Abteilung der Staatlichen Schlösser und Gärten Potsdam-Sanssouci geführt worden war. 1993 werden die Innenräume modernisiert und in den Kinosaal eine restaurierte Welte-Kinoorgel eingebaut. 2011 wird die vierte ständige Ausstellung „Traumfabrik – 100 Jahre Film in Babelsberg“ eröffnet. Seit 2011 gehört das Filmmuseum Potsdam als In-Institut der Filmuniversität an.
Mit seinem Kino, den Ausstellungen und Sammlungen bewahrt und vermittelt es das filmische Erbe der über 100jährigen Geschichte des Film- und Medienstandorts. Fünf politische Systeme umfasst diese Epoche – Kaiserzeit, Weimarer Republik, Nationalsozialismus, DDR, Gesamtdeutschland – und ebenso den Wandel der Studios und Firmen von der Bioscop über Ufa und DEFA bis zum Studio Babelsberg. Die Geschichte filmtechnischer Innovationen und Gewerke gehört dazu, zahllose Künstlerbiografien und natürlich die Filme selbst, die – vor den Toren der modernen Großstadt Berlin produziert – unser Leben mit Bildern, Tönen und Geschichten - begleitet haben.