La Cineteca Nacional de México abrió sus puertas el 17 de enero de 1974. Se construyó en uno de los Foros de los Estudios Churubusco y la conformaban dos salas de proyección abiertas al público: Salón Rojo y Sala Fernando de Fuentes. En 1977, comenzó a organizar la Muestra Internacional de Cine y en 1980 se creó el ciclo Foro Internacional de la Cineteca, espacio reservado para el documental, los nuevos creadores y la vanguardia.

El 24 de marzo de 1982 las instalaciones quedaron destruidas debido un incendio ocurrido, cuya causa nunca se aclaró. Tampoco se sabe el número exacto de víctimas ni el patrimonio perdido en la conflagración, debido a la tragedia, hubo una inversión gubernamental que hizo posible la construcción de una nueva sede en Avenida Coyoacán 389, en la Colonia "Xoco", la cual, fue inaugurada el 27 de enero de 1984. La nueva sede, que contaba con cuatro salas de exhibición, en 1992 se dio inicio a la construcción de bóvedas para almacenamiento con los controles de seguridad, humedad y temperatura que la Federación Internacional de Archivos Fílmicos exige a todo archivo fílmico.

En el 2011, iniciaron las obras de remodelación del recinto, denominadas Cineteca Nacional del Siglo XXI, por lo que la actividad de la misma se trasladó a distintas salas de la capital mexicana para no interrumpir actividades de proyección, al estar las salas cerradas por obras. En diciembre del 2012, tras una remodelación y ampliación de su infraestructura se reabrió con nuevas instalaciones: Ludoteca,  Laboratorio de Restauración Digital y el Museo del Cine y Videoteca, además de un nuevo foro al aire libre, áreas verdes y salas renovadas.

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