Киностудия «Союзмультфильм» была создана 10 июня 1936 года. Первый мультик, вышедший на киностудии, назывался «В Африке жарко», он был чёрно-белым. Через год появились и цветные мультфильмы.

В 1939-1941 годах на студии были выпущены мультфильмы «Лимпопо», «Бармалей», «Мойдодыр», «Дядя Степа» и «Муха-Цокотуха».

В октябрь 1941 года студия была эвакуирована в Самарканд. В мае 1943 работники студии вернулись из эвакуации в Москву.

Первым полнометражным рисованным фильмом был «Конёк-Горбунок». Он вышел 1947 году.

В 1953 году было организовано Объединение кукольных фильмов.

В 1960-1970-х годах на экраны вышли мультипликационные фильмы-сериалы «Ну, погоди», «Крокодил Гена» и другие.

К середине 1980-х годов производство советской анимации резко сократилось.

В декабре 1989 года «Союзмультфильм» был преобразован и позже на его базе создано акционерное общество открытого типа «Союзмультфильм».

В 1992 году администрация студии заключила невыгодный контракт с американской компанией Films by Jove (принадлежавшей советскому актёру, эмигрировавшему в США, Олегу Видову). Компании переходили международные права на коммерческое использование коллекции фильмов студии, выпущенных за все предыдущие годы. Только 24 августа 2010 года Арбитражный суд Москвы удовлетворил иск ФГУП «Объединённая государственная киноколлекция» (ранее ФГУП «Киностудия Союзмультфильм») и признал незаконным договор на прокат советских мультфильмов за рубежом (дело рассматривалось с 2003 года).

В июне 1999 года по распоряжению Правительства РФ студия была восстановлена в своём первоначальном статусе и зарегистрирована как ФГУП «Киностудия "Союзмультфильм"».

1 июня 2010 года по указу президента РФ к «Союзмультфильму» присоединились 5 киностудий.

За время существования  студии было снято более 1500 рисованных и кукольных мультипликационных фильмов.

В настоящее время ФГУП «Фильмофонд киностудии «Союзмультфильм» является единственным исключительным правообладателем крупнейшей коллекции советской и российской мультипликации.

Многие фильмы киностудии «Союзмультфильм» удостоены премий международных кинофестивалей. Среди них — «Серая шейка» (1948 год), «Цветик-семицветик» (1948 год), «Когда зажигаются елки» (1950 год), «В лесной чаще» (1954 год), «Необыкновенный матч» (1955 год), «Снежная королева» (1957 год), «Шайбу! Шайбу!» (1964 год), «Каникулы Бонифация» (1965 год), «Варежка» (1967 год), «Ежик в тумане» (1975 год), «Путешествие муравья» (1983 год) и др.