سینماتک موزه هنرهای معاصر تهران، به رغم افتتاح اولیه قبل از انقلاب، در سال ۱۳۷۷ به همت علیرضا قاسم‌خان و سعید الهی برای اولین بار پس از انقلاب با عنوان «سینماتک» مجدداً احیا شد و با پیروی از مفهوم واقعی سینماتک فرانسه، به اکران آثار کلاسیک و فیلم‌های تاریخی سینما برای علاقه‌مندان و دانشجویان پرداخت.

هدف از ایجاد سینماتک، نمایش آثار ارزشمند سینمای ایران و جهان، ارتقای نگاه مخاطبان و سنجش کیفی فیلم‌ها است. این مجموعه همچنین محل برگزاری نشست‌های نقد فیلم، سمینار و مراسم آغاز و پایان نمایشگاه‌هاست. گنجایش سالن ثابت سینماتک ۲۰۰ صندلی است و پرده نمایش ۶ × ۸ متر امکان نمایش فیلم و اسلاید را فراهم می‌کند. اعضای سینماتک هر سال ثبت‌نام می‌شوند و یک سال می‌توانند از برنامه‌ها بهره‌مند شوند؛ این اعضا همچنین از دیگر برنامه‌های موزه و کتابخانه نیز استفاده می‌کنند.

سینماتک موزه هنرهای معاصر در دوره‌های مختلف، به ویژه پس از بازسازی و مرمت سال‌های ۱۳۹۹ تا ۱۴۰۰ و رفع مشکلات فنی سالن، به محل نمایش فیلم‌های خاص و نابی تبدیل شده که در سالن‌های دیگر نمایش داده نمی‌شوند. این مجموعه آرشیوی از فیلم‌های مطرح ایران و جهان تهیه کرده و محلی برای منتقدان، پژوهشگران و عاشقان سینما است.

فعالیت‌های سینماتک با رویکرد تازه به نمایش فیلم‌های کمتر دیده شده، تک فیلم، هفته فیلم، تاریخ سینمای ایران و جهان، سینمای مستند، آثار انیمیشن ژاپنی و کارگاه‌های آموزشی ادامه دارد. این فضا یادآور جریان حرفه‌ای سینماتک در جهان است که از دهه ۱۹۳۰ در پاریس آغاز شد و امروز جریان نوینی در ایران ایجاد کرده است.