L'Archivio Fotografico nasce con l'obiettivo di preservare e arricchire la memoria storica già custodita dalla Cineteca, attraverso la digitalizzazione e la conservazione di materiali fotografici. Questo vasto patrimonio comprende supporti e formati differenti, testimoniando quasi due secoli di storia della Sardegna. L'archivio raccoglie sia fotografie istituzionali sia scatti amatoriali, includendo immagini realizzate da fotografi professionisti accanto a fotografie di famiglia che raccontano momenti quotidiani e intimi. È, quindi, una preziosa testimonianza visiva della comunità sarda, dei suoi usi e costumi. Il materiale è consultabile in loco e costituisce la base per attività didattiche, espositive e editoriali.
Nel corso del tempo, la raccolta fotografica si è arricchita grazie ad acquisizioni di materiali appartenenti a storiche famiglie sassaresi e cagliaritane, a celebri fotografi sardi e a importanti collezioni private. A queste si aggiungono le fotografie istituzionali della Regione Sardegna e del Consiglio Regionale. Tra le raccolte più significative vi sono fotografie provenienti da collezioni private risalenti al 1850 (fondo Vodret), immagini che documentano la Cagliari dei primi del Novecento (Costa) e scatti relativi al periodo bellico (Simon Mossa). Il fondo della RAS (Regione Autonoma della Sardegna) conserva materiali istituzionali che coprono un arco temporale che va dagli anni '30 fino ai primi anni 2000.
Oltre alle fotografie, l'archivio conserva piccoli fondi, album di famiglia, cartoline, stereoscopie, vetrini per lanterna magica e una vasta collezione di macchine fotografiche d'epoca.