影片用倒叙的方式，从暮年高适对于过往的一次次回忆的视角出发，以高适、李白的友情作为主线讲述了高适、李白等人各自的人生经历，并在合适的时间节点穿插唐诗，带领着观众们领略了这些诗篇的创作背景。
影片中共出现了48首唐诗，其中重点呈现的是《黄鹤楼》《将进酒》《燕歌行》三首，而让我印象最深刻的是《将进酒》。电影中的李白喝得酩酊大醉，乘鹤飞去，恣意翱翔于苍穹之上，冲向灿烂的星河，直抵如梦如幻的天宫，一路大气豪迈地吟着《将进酒》，整体画面与情节令人震撼，展现了酣畅淋漓的唐诗意境之美。 说回《长安三万里》的故事，从两位少年的偶遇开始。李白遇到高适，两位少年都是天涯失意人，遭遇有些相似，但性格迥异。李白是入仕无门的富商之子，性格豪放不羁，肆意洒脱；高适是家庭没落的名门之后，循规蹈矩，不善言辞。李白才华横溢，充满自信；高适武艺高强，目标坚定。 二人相识后，结伴前往长安追逐梦想。李白想展示自己的才华，让更多人知道自己的诗；高适想建功立业报效国家，恢复祖辈荣光。于是，他们俩的命运就这么被千丝万缕的际遇之线缠绕在了一起。 光阴流转，岁月飞逝。这些年，李白在长安求取功名，入长安待诏翰林，却因遭人诽谤，不为所用，又做了赘婿，逃避安史之乱蒙冤入狱，流放途中遇赦……