Le musée donne, bien sûr, la part belle au Cinématographe, plus célèbre invention des frères Lumière. Il la replace dans la longue histoire des images animées, depuis les lanternes magiques jusqu’au prototype mis au point par Louis pour ses premiers essais de films sur papier en 1894.
Grâce à la collection d'appareils anciens rassemblée par le docteur Paul Génard et acquise en 2003, l'exposition présente d'incontournables chefs-d'œuvre techniques tels le kinétoscope d'Edison, le chronophotographe Demenÿ ou le Cinématographe Lumière "n°1" qui projeta les dix premiers films le 28 décembre 1895, au Grand Café à Paris, devant les 33 spectateurs de la première séance publique payante. Quelques semaines après, des « opérateurs Lumière » partaient tout autour du monde pour filmer d'autres pays, d'autres vies. Les films projetés sur les écrans du musée racontent leur curiosité, leur sens du cadrage et de l'esthétique. Une salle est consacrée au plus célèbre de ces aventuriers, Gabriel Veyre, parti tourner et photographier aussi bien en Amérique Latine qu'en Asie.
Les frères Lumière furent, certes, d'ingénieux ingénieurs qui mirent au point des appareils aussi étranges que le Photorama (pour une image à 360 degrés) ou le projecteur en relief (pour des films en 3D, bien avant Avatar). Avec le succès des « plaques sèches », ils furent des industriels prospères comme en témoignent la maquette des usines ou la collection de publicités au charme « vintage » : Pas de photo sans… Lumière . Mais ils furent aussi des artistes. Cette synthèse est mise en valeur dans la partie consacrée à l'autre grande invention des Lumière, les plaques Autochromes, ancêtres de la diapositive qui offraient au plus grand nombre la réalité en couleur. L'exposition montre ce qu'il fallut d'ingéniosité à Louis pour créer cette plaque associant un réseau microscopique de grains colorés de fécule de pomme de terre à une émulsion noir et blanc, mais elle permet aussi d'admirer l'usage que les Lumière en firent en tant que photographes, avec les images que l'on regarde en transparence et qui rappellent les tableaux impressionnistes. Les photographies en relief, que réalisèrent les épouses et les membres du « clan » Lumière, grâce au Vérascope de Jules Richard, apportent également un magnifique témoignage sur la vie quotidienne d'une famille bourgeoise au tournant des XIXe et XXe siècles.
Au-delà de l'image, les deux frères ont également touché à des domaines aussi variés que le son, la mécanique ou la recherche médicale.L'exposition permet ainsi de découvrir l'étonnante « main-pince » articulée que Louis mit au point pour soulager les amputés de la Première guerre mondiale, et le célèbre Tulle gras qu'Auguste élabora durant ce conflit pour favoriser la cicatrisation des brûlures et plaies.
Aujourd'hui, des outils multimédias contemporains, les tablettes numériques et un audio-guide en cinq langues permettent d'approcher deux hommes insatiables, deux vies tout entières consacrées à l'invention de la modernité.
