Уникальная локация с колоннадой, фонтанами, вазонами, скульптурами и прудами позволяла воплотить самые смелые режиссёрские замыслы. В музыкальном фильме Валерия Тодоровского «Стиляги» зритель переносится в 1955 год, именно здесь комсомолка Екатерина руководит «облавой» на представителей субкультуры, а герои картины «Если завтра война» наслаждаются фейерверками. В драме «Летят журавли» Вероника Алексеевна прогуливается по набережной с Борисом Бороздиным, а в мелодраме «Я шагаю по Москве» запечатлены самые узнаваемые виды парка: Зелёный театр и колоннада Главного входа. Зелёный театр также запечатлел Сергей Соловьёв в фильме «Асса»: кадры выступления группы «Кино» были сняты именно в нём. В картине «Секс и перестройка» можно увидеть уникальные кадры катания на колесе обозрения: в наши дни в ЦПКиО не осталось аттракционов. Также знаменитый парк можно увидеть в комедийном боевике «Полицейская академия 7: Миссия в Москве» Алана Меттера, мелодраме «Большая перемена» Алексея Коренева, фильме «Три тополя на Плющихе» Татьяны Лиозновой, комедии «Бриллиантовая рука» Леонида Гайдая, детективном боевике «Антикиллер» Егора Кончаловского и других картинах.