Il Museo nacque nel 1985 con lo scopo di documentare la storia e l'evoluzione della fotografia dalle origini ai giorni nostri e di conservare il patrimonio storico della Fratelli Alinari, la più antica azienda fotografica tuttora operante nel mondo, destinata ad una fama straordinaria. Fino al 1997 il Museo ha avuto la sede espositiva, il bookshop e la fototeca in Palazzo Rucellai, mentre le collezioni sono da sempre conservate nella sede storica dell'azienda, in largo Alinari. Gli spazi espositivi, trasferiti dall'ottobre 2006 nell'ex Convento delle Leopoldine, in piazza Santa Maria Novella, sono caratterizzati da sale museali permanenti dedicate alla storia della fotografia fiorentina, italiana e mondiale, da una sezione sulla storia della tecnica e degli apparecchi fotografici e da una sezione didattica per ragazzi in età scolare.

La collezione storica comprende lastre su vetro, databili tra il 1852 e il 1940, provenienti dagli archivi Alinari, Brogi, Anderson, Chauffourier, Mannelli e Fiorentini. La collezione Vintage Print è costituita da fotografie positive d'epoca e contemporanee dei secoli XIX e XX, italiane ed estere, suddivise in 4 nuclei: album di fotografie originali d'epoca; stampe fotografiche originali d'epoca e contemporanee; dagherrotipi, ambrotipi e ferrotipi; oggettistica relativa alla fotografia. La collezione di negativi è costituita da negativi provenienti da studi fotografici o da fotografi amatoriali italiani e stranieri dei secoli XIX e XX, sia su lastra che su pellicola (bianco/nero e colore). La collezione di apparecchi fotografici comprende, infine, attrezzature da studio e da laboratorio: apparecchi e obiettivi fotografici, materiali tecnici, strumenti da atelier e da laboratorio, sia italiani che stranieri, dai più antichi fino alla seconda metà del Novecento. Tra i nuclei tematici, da segnalare la raccolta di immagini botaniche. La biblioteca, in costante incremento, comprende 15.000 titoli, tra cui volumi sulla storia della fotografia dalle origini a oggi e documenti provenienti da fotografi e archivi fotografici presenti nelle collezioni. Ad essa si affianca la biblioteca di storia dell'arte, con circa 4.500 volumi. Si conserva inoltre l'archivio amministrativo della società dal 1920.