Desde su creación, Filmoteca Española ha ido ocupando diversas sedes en las que ha ido cumpliendo su misión como institución estatal responsable de la recuperación, conservación y difusión del patrimonio cinematográfico.
Durante los primeros años todos los servicios se ofrecian en las mismas instalaciones, pero con el paso del tiempo se han ido adaptando a las necesidades de los materiales y de las funciones a cumplir.
Tras ocupar los espacios de almacenamiento de la antigua Escuela Oficial de Cinematografía en la Dehesa de la Villa, los fondos fílmicos fueron reubicados en el Palacio de Perales, en la calle Magdalena, hasta la inauguración del Centro de Conservación y Restauración en 2014 en la Ciudad de la Imagen, en Pozuelo de Alarcón (Madrid).
Las instalaciones del Centro de Conservación y Restauración de Filmoteca Española ocupan dos parcelas cedidas en 1990 por Arpegio, empresa pública de la comunidad de Madrid. Las instalaciones incluyen un depósito especial para las películas con soporte de nitrato de celulosa (Voltio).
El C.C.R.. ha sido concebido desde su origen partiendo de las investigaciones sobre conservación llevadas a cabo por los laboratorios fotoquímicos y la realidad en que deben moverse los archivos, lo que permite fijar el ámbito en que es posible garantizar la preservación fisicoquímica de las películas. Estas condiciones son de climatización artificial y la más absoluta garantía para la continuidad en su mantenimiento.
Declarado bien de interés nacional, con categoría de monumento, en el año 1995, el Palacio de Perales fue construido, a principios del siglo XVIII, por el arquitecto Pedro de Ribera, considerado el último representante del «barroco castizo madrileño» y autor de importantes edificios y obras civiles y religiosas en la capital española.
Perteneciente al patrimonio del Estado desde el siglo pasado (comienzos de los años veinte), el Palacio de Perales fue adscrito, en el año 1977, al entonces Ministerio de Información y Turismo y en él se instalaron las dependencias de la Hemeroteca Nacional.
En 1997 se produjo un cambio de adscripción y el edificio pasó a formar parte del Instituto de la Cinematografía y Artes Audiovisuales para albergar la nueva sede de la Filmoteca Española.
Hasta 2014 albergó la colección de películas. Desde el traslado de estas, el Palacio de Perales es el centro administrativo de Filmoteca y sede del Centro de Investigación Cinematográfica que ofrece el acceso a las colecciones de la biblioteca, el museo y el archivo.