تمثّل علاقة نور الهدى بالسينما المحطة الأبرز والأغنى في مسيرتها الفنية. وهي كانت العنصر الأهم في تحقيق شهرتها في العالم العربي. أطلّت المطربة اللبنانية للمرة الأولى على الشاشة عبر فيلم «جوهرة» (1943) مع يوسف وهبي. أما الفيلم الثاني فكان «برلنتي» (1944) الذي أخرجه وهبي وكتب قصته والسيناريو، كما في الفيلم الأول.تلى الفيلمين عام 1945 «مدموزيل بوسة» (إخراج نيّازي مصطفى) و«أميرة الأحلام» (إخراج أحمد جلال). ومن ثم ظهرت نور الهدى في «مجد ودموع» ( 1946) الذي أخرجه أحمد بدرخان. وفي السنة نفسها، أطلّت إلى جانب محمد عبد الوهاب في فيلم «لست ملاكاً» (إخراج محمد كريم). وفي 1946، شاركت في ثلاثة أفلام هي: «غدر وعذاب» (إخراج حسين صدقي)، «المنتقم» (إخراج صلاح أبو سيف) و«قبّلني يا أبي» (إخراج أحمد بدرخان). وأيضاً ثلاثة أفلام عام 1948: «حياة حائرة» و«المستقبل المجهول» (إخراج أحمد سالم) و«نرجس» (إخراج عبد الفتاح حسن).
وفي السنوات اللاحقة، لعبت نور الهدى أدوارها الرئيسية في أعمال سينمائية عدة، بينها «مبروك عليك»، «هدى»، «أفراح»، «غرام راقصة»، «الشرف غالي»، «شباك حبيبي»، «ما تقولش لحدّ» وغيرها، إضافة إلى «مصري في لبنان» (1952) الذي ظهرت فيه وهي تغني في الأحراج والمروج اللبنانية...
ختمت نور الهدى مسيرتها مع السينما المصرية في فيلم «حكم قرقوش» (1953) الذي أخرجه فطين عبد الوهاب. أما تجربتها السينمائية الوحيدة في لبنان، فكانت مع «لمن تشرق الشمس» (1958) للمخرج السوري يوسف فهدة، الذي تميّز بأنه أول فيلم لبناني تضمن لقطة تصوير تحت الماء. وتكمن الأهمية الأكبر لهذه الأفلام في الأغنيات التي وردت فيها، وكتبها لنور الهدى كبار الملحنين أمثال محمد عبد الوهاب وفريد الأطرش ورياض السنباطي وزكريا أحمد ومحمد القصبجي ومحمد فوزي وغيرهم.