Biblioteket blev officielt oprettet samtidig med Det Danske Filmmuseum i 1941 under Dansk Kulturfilm. Grundstammen i biblioteket var samlinger af filmbøger og tidsskrifter indkøbt på privat basis af to danske filmkritikere, Frederik Schyberg og Ove Brusendorff - sidstnævnte også Filmmuseets første direktør.
Filmmuseet og dermed biblioteket har haft til huse på følgende lokaliteter:
1941-1947 : Dahlerupsgade
1947-1949 : Nørrebrogade 10
1949-1953 : Krystalgade 15B
1953-1955 : Amagertorv 10
1955-1957 : Hvidovregade 24
1957-1966 : Vestergade 27
1966-1996 : Store Søndervoldstræde
I 1996 flyttede biblioteket til den nuværende adresse: Filmhuset, Gothersgade 55. Året efter blev de tre tidligere institutioner Det Danske Filminstitut, Statens Filmcentral og Det Danske Filmmuseum sammenlagt til det nye Det Danske Filminstitut, hvor biblioteket er en afdeling i området Museum og Cinematek.
Biblioteket er en del af det danske forskningsbiblioteksvæsen og har siden 1964 haft status som hovedfagbibliotek inden for områderne film og tv.
Biblioteket er et af verdens største filmbiblioteker og har markeret sig stærkt internationalt bl.a. gennem den internationale filmarkivsammenslutning FIAF, hvor biblioteket i 1972 var initiativtager til og igangsætter af samarbejdsprojektet International Indexes to Film & Television Periodicals. I 1977 organiserede biblioteket FIAF Summer School for Documentation med deltagere fra 14 lande.