Kino skyrius renka ir saugo lietuviškų filmų kūrėjų ir kino studijų perduotus eksponatus, kolekcionuoja antikvarinę ir šiuolaikinę kino techniką. Vienas iš gausiausių - Lietuvos kino studijos rinkinys, kuriame daugiausia sovietmečio vaidybinių filmų kadrų, filmavimų nuotraukų, kino plakatų, filmų tekstų, technikos. Vertingiausi antikvarinės kino technikos eksponatai - nedideli XX a. pirmosios pusės „Pathe" firmos projektoriai „Pathe Kok" (1913 m.) ir „Pathe baby" (1912-1914 m.), skirti rodyti nestandartinio pločio ir parametrų juostai, bei siaurajuostės kino kameros. Antikvarinės profesionaliosios „Andrie Debrie" firmos kino kameros „Le Parvo" ir „Super Parvo" bei „Arnold/Richter" firmos kopijavimo aparatas „Arri" yra įsigyti iš kino operatoriaus Stepono Uzdono kolekcijos. Įdomiausi egzemplioriai eksponuojami parodų salėse.
Didžiąją saugomos medžiagos dalį sudaro asmeniniai kinematografininkų rinkiniai, kuriuose galima aptikti labai įvairios savitą kūrėjo gyvenimą ir kūrybą atspindinčios medžiagos. Ypač gausūs ir įvairūs Petro Abukevičiaus, Henriko Šablevičiaus, Sauliaus Macaičio, Jono Griciaus, Arūno Žebriūno, Audriaus Stonio, Almanto Grikevičiaus bei Raimundo Banionio rinkiniai.
Itin turtinga kino skyriuje saugomų kino plakatų ir afišų kolekcija, datuojama nuo 1953 m. Greta kuklių ant prasto popieriaus atspausdintų afišėlių puikuojasi įvairios stilistikos ir meninės išraiškos kūriniai, šiandien vadinami kino plakato klasika.
Kino skyrius yra surinkęs gausią XX a. lietuviškosios animacijos kolekciją (celuloidinius piešinius, kurie perduoti saugoti Dailės skyriui, ir kompiuterinius atspaudus). Ji ne kartą eksponuota.
Kino skyriaus fondai nuolat pildomi medžiaga apie šiuolaikinį lietuvišką kiną. Čia kaupiami ir lietuviškų filmų įrašai.