影片故事背景设置在二战期间,围绕“原子弹之父”罗伯特·奥本海默展开。影片拥有超级豪华的卡司阵容:希里安·墨菲、艾米莉·布朗特、小罗伯特·唐尼、马特·达蒙、弗洛伦丝·珀、拉米·马雷克主演。《长安三万里》与其他影片最大的不同,就在于它大体上是遵循历史走向,有着坚实的现实基础。中国电影评论学会会长饶曙光评价,“《长安三万里》的横空出世,需要我们对动画电影有全新的认知。过去我们习惯上认为,动画电影偏娱乐性,不可能表现宏大的、具有史诗气质的题材。那么在该片以后,可以说动画电影也可以成为具有史诗气质、史诗品格的电影。从某种意义上说,《长安三万里》开创了中国动画电影的新文化、新美学。”