El Centro de Documentación de la Cineteca Nacional posee uno de los acervos especializados en cine más importantes de Latinoamérica, mismo que presta sus servicios al público en general. El acervo del Centro de Documentación está integrado por una videoteca digital con 10 mil títulos y 4 colecciones:

• Bibliográfica: libros, tesis, folletos y catálogos (22 mil ejemplares).
• Publicaciones periódicas: revistas críticas y académicas (37 mil ejemplares).
• Colección de guiones: compuesto por listas de diálogos, argumentos y guiones.

El Centro de Documentación cuenta con videoteca, hemeroteca, colecciones especiales, colección de consulta, consulta en sala e instalaciones accesibles para personas con capacidades diferentes.

La Cineteca Nacional abrió sus puertas en un foro de los Estudios Churubusco el 17 de enero de 1974 y contaba con una Hemerobiblioteca especializada en cine, abierta al público en general e investigadores. Tras el incendio de 1982 se reubicó en Avenida México-Coyoacán. Esta nueva biblioteca se amplió en el año 2000 como Centro de Documentación y en 2012 fue transformada como parte de la remodelación de sus instalaciones. Actualmente cuenta con una Videoteca Digital y varios catálogos en línea para acceder a su acervo documental.