Une caméra enregistre des images en capturant la lumière sur un capteur ou une pellicule. C'est l'outil principal du cinéma. Un appareil photo classique prend une seule image. Une caméra de cinéma capture une séquence d'images, généralement 24 images par seconde, qui, projetées, créent l'illusion du mouvement. La caméra n'est pas qu'un simple appareil d'enregistrement ; c'est un instrument de création. Le choix de l'objectif, le mouvement, l'angle de prise de vue et l'exposition contribuent tous à façonner l'image et le récit.

Il existe plusieurs types de caméras de cinéma modernes. Les caméras numériques, comme l'ARRI Alexa et la RED Komodo, enregistrent sur cartes mémoire ou disques durs externes. Elles offrent une haute résolution, une large gamme dynamique et des cadences d'images flexibles. Les caméras argentiques, comme la Panavision et l'Arriflex, utilisent des pellicules 35 mm ou 65 mm. Certains réalisateurs préfèrent l'esthétique de la pellicule, avec son grain et son rendu des couleurs si particuliers. Chacune a ses adeptes.

La caméra est manipulée par un directeur de la photographie ou un cadreur. Elle peut être montée sur un trépied, un travelling, une grue ou une Steadicam. Elle peut être utilisée à l'épaule ou télécommandée. Chaque configuration crée une ambiance différente. Une caméra à l'épaule donne une impression d'immédiateté et d'instabilité. Un travelling est fluide et précis. Un plan à la grue est ample et grandiose. La caméra n'est pas qu'un simple outil de projection ; elle est un acteur à part entière de la scène.