Ritzy Cinema-arbetare i Brixton får minst 8,80 pund i timmen. Bectu kräver en ökning till 9,40 pund i timmen.
Union bossar sade Picturehouse Entertainment är "mycket hårt ansikte" och har vägrat att förhandla.
Picturehouse sa att lönen skulle stiga till 9,10 pund per timme den 2 september som en del av ett treårigt avtal med Bectu.
Balloting började på tisdag och kommer att avslutas den 30 augusti.
För två år sedan hade personalen 13 strejker över sin lön och minimilönen höjdes från 7,53 pund till 8,40 pund i januari 2015 och sedan till 8,80 pund i september.
Den levande lönen i London har sedan gått upp från 8,80 pund till 9,40 pund i timmen.
Bectu sade att företaget avvisade erbjudanden om att hålla samtal vid förlikningstjänsten Acas.
Fackföreningen vill också att Picturehouse ska ta upp frågor om behandling av ny personal, moderskaps- och faderskapsledighet samt nattlön.
Bectus biträdande generalsekreterare, Luke Crawley, sade: " Bectu har försökt tala med Picturehouse, men företaget är mycket svårt att ignorera våra löneanspråk.
"Ingen vill strejka och vi vill hellre lösa detta genom att prata men företaget har ignorerat vårt erbjudande.
"Medlemmar måste rösta ja och sända ett starkt budskap till företaget."
Personalen på en biograf röstas igenom av en fackförening som kräver att Londons levnadslön ska betalas.