Cette revue (la plus cinéphilique avec Positif et La revue du cinéma/Image et son(aujourd'hui disparu)) fut créée par Jean-Marie LO DUCA, Jacques DONIOL-VALCROZE et André BAZIN. Initialement, Jacques DONIOL-VALCROZE voulait resusciter sa défunt revue La revue du cinéma, (48 à 50), mais Gaston GALLIMARD ne voulant pas lui céder le titre, il l'appela donc 'Cahiers du Cinéma'.

D'un format commun (18,5x25) et d'une couverte jaune, la revue va au fil du temps défendre principalement le cinéma américain. L'utilisation d'un langage rendu hermétique par une syntaxe compliquée et un vocabulaire chargé de termes philosophiques rares ou à des références peu connues, va rendre la lisibilité de cette revue, difficile.

En octobre 1964, des parts de la revue sont rachetées par le groupe Filipacchi. Voulant imposer ses hommes et ses idées (plus de couverture jaune et un nouveau format 22x27,5), le nouvel actionnaire va rentrer en conflit avec la rédaction. Après 6 années de battaille et une interruption de plusieurs mois, entre novembre 69 et mars 70, (n°218), Jacques DONIOL-VALCROZE et François TRUFFAUT rachètent ces parts.

La revue restera fragilisée par la crise des années post-68. Les textes deviennet alors plus idéologiques et théoriques que critiques, tandis que les thèses politiciennes et gauchistes remplacent le débat esthétique et cinématographique.

En septembre 1972 (n°241), la photo de couverture est supprimée, le format modifié (21x26,5) et le texte imprimé sur papier journal.

Vers 1976 s'opérera enfin un retour progressif au cinéma et à la régularité d'une parution mensuelle.

A partir de 1978, la revue éditera une collection d'ouvrage sur le cinéma, sous le nom Cahiers du cinéma-éditions de l'Étoile ou Éditions des Cahiers du cinéma (La petite bibliotèque [collection de poche], les petits cahiers...) proposent plusieurs collections marquées du constant souci de donner la parole aux cinéastes: Essais, entretiens, correspondances, scénarios et textes devenus de grands classiques permettent de saisir l'univers des grands maîtres tels que Francis Ford Coppola, Youssef Chahine, Yazujiro Ozu ou Orson Welles.
Les Éditions des Cahiers du cinéma comptent environ 250 titres au catalogue et publient 25 ouvrages par an.

Une nouvelle formule a été lancée en octobre 2000 et en 2003 la revue intègre le groupe du journal Le Monde et Jean-Michel Frodon devient son rédacteur en chef.

Depuis mars 2007, il existe une version anglaise et payante du magazine, disponible uniquement sur le site:'e-cahiersducinema.com'.

Depuis mai 2007, il existe une version papier, en espagnol, réalisée par l'éditeur ibèrique Caïman, 'les Cahiers du Cinéma Espana', constituée à 30% d'articles traduits et à 70% de sujets réalisés par sa propre rédaction.

Elle est la plus ancienne et la plus prestigieuse revue de cinéma du monde.
Son histoire, qui se confond avec celle du septième art, est d'abord celle d'une génération de cinéphiles enthousiastes et provocateurs qui donnèrent naissance à la nouvelle vague. Revue de l'excellence critique, les Cahiers du cinéma comportent également une partie dédiée à l'information, à l'analyse et au commentaire sur l'actualité du cinéma.