La Col·lecció Tomàs Mallol es compon aproximadament de vint mil unitats. A banda dels quasi vuit mil objectes, aparells i els seus accessoris precinematogràfics i del cinema dels primers temps, cal destacar prop de deu mil documents amb imatges fixes (fotografies, cartells, gravats, dibuixos i pintures), vuit-cents films de tot tipus i una biblioteca amb més de set-cents llibres i revistes.
Els objectes aplegats s'emmarquen en el període comprès entre mitjan segle XVII i 1970. El gros de la col·lecció pot datar-se entre la segona meitat del segle XVIII i el primer terç del segle XX. Tomàs Mallol sempre ha tingut en consideració el bon estat de conservació de les peces adquirides, les ha habilitat sistemàticament i les ha mantingut en condicions adequades en un espai especialment construït per a aquesta finalitat.
Tomàs Mallol va formar la seva col·lecció sobretot entre 1968 i 1998. Trenta anys en què va recórrer els principals mercats i encants de Catalunya, Espanya i França, fonamentalment. Va establir nombrosos contactes personals amb antiquaris especialistes en cinema i fotografia, que l'avisaven cada vegada que tenien un objecte de precinema per vendre.
Una de les principals característiques de la Col·lecció Tomàs Mallol és el criteri sistemàtic que s'ha seguit a l'hora d'adquirir les peces, deixant de banda qualsevol tendència personal o arbitrària. La idea de fons era recollir tots els elements que configuren la prehistòria del cinema i els seus primers anys d'existència. És a dir, tots els objectes que expliquen com es representaven les imatges abans del cinema i quin va ser el procés tècnic que va permetre l'invent del cinematògraf el 1895. Per això, i ja des dels seus inicis, Tomàs Mallol va crear, paral·lelament a la col·lecció, una biblioteca especialitzada en precinema, que li va servir per documentar-se a fons sobre els objectes que calia adquirir. Mallol va seguir quatre línies bàsiques en la formació de la seva col·lecció:
A part d'aquestes línies, Tomàs Mallol també va estendre les seves adquisicions cap a dues altres igualment interessants, que demostren la popularització de la tècnica del cinema en la societat del s. XX:
Com a conseqüència del punt anterior, hem de dir que la idoneïtat museística i pedagògica de la col·lecció és excepcional, no només pel valor històric, científic i de recerca dels objectes conservats, sinó també pel seu discurs, que ens permet resseguir i comprendre pas a pas la prehistòria i la història dels primers temps del cinema.
En definitiva, podem concloure que, per la quantitat, la qualitat i el discurs coherent de les seves peces, aquesta col·lecció pot comparar-se amb les dels millors museus i col·leccions privades de precinema d'Europa.