《长安三万里》讲述的是暮年高适在一次战事中讲述回望过去的故事。

高适从小跟随父亲习文练武，他对读书烦恼但练得一手好枪法。父亲死后，高适为其守孝三年，之后前往长安渴望被举荐收到朝廷录用建立一番功业。再去长安的路途中他结识了同样年轻的李白，李白是商人之后，在当时商人再有钱也被认为是下等人，并且商人之后不得参加科举 ，所以渴望进入朝廷干一番大事的李白就只能通过被当时的宠臣推荐。但听说李白是商人之后，守门之人就将李白拒之门外。找不到出路的李白只好和高适告辞回扬州，告辞之时并和高适定下一年之约——约定高适一年之后去扬州找他。

高适则是留在长安寻求发展。渴望被当时受到宠爱的公主的举荐，高适便在一次宴会上向其表演舞枪，不想公主更喜欢弹琴吟诗，而用来上阵杀敌的高家枪法则不被看上。而在这时，李白的名声已经传到了长安。高适也想起了该赴一年之约。

在扬州，高适见到李白，李白挥金如土沉醉于歌舞之中，高适不忍见此，觉得大丈夫因建功立业。当时在一旁的裴家公子边说既然你的高家枪法是用来上阵杀敌，那就让他们比试一场，高适痛快答应。在比试中，裴家公子赢了高适，高适心灰意冷。而这位公子缓慢拿下帽子，露出自己的女孩摸样，说道在裴家中他最得裴家剑法精髓，然而不幸的是他却是女儿身。李白在傍边说，这件事整个城里都知道，而她终日假扮男装的事她父亲也知道。高适受到了触动，决定回乡。

在乡里，高适整日念书练武。一次，乡民抓来一个浪荡随意之人，说他衣衫不整的在庙堂之上但他说他是高适的朋友。高适一见，原来此人是李白，连忙肯定，让村民把他放了。重聚聊天当中，高适听说李白要入赘别家，连忙说不行，入赘是要被人瞧不起的事。李白决定去问问当时的孟浩然。李白和高适经过一番波折得到了孟浩然肯定的答复，但高适留下一个“否”便与李白不辞而别。

离开的高适决定从军。在边塞，他在与契丹对抗的军中。一次，在晚上高适再次见到穿着奇怪的李白，交谈中得知李白因得知安禄山要遭反而被追杀。追兵到了，同在边塞的郭子仪吓走追兵，解救了李白。而高适也已自己作为条件搭救要被处死的郭子仪。

高适再次回到家乡生活。而李白的名声越来越大，他的诗被大家喜欢，他也被公主举荐做翰林学士。高适希望得李白帮助前往长安见李白。在长安，高适见李白和一群学士整天沉迷于胡姬喝酒作诗之中，便无奈失望离去。

高适回到乡下。李白因为在朝廷得罪许多人而过不下去，前来找高适，在他的帮助入道。之后高适则重回边塞。

后来李白也入赘了他家，在庐山修道。

后来安禄山叛乱，高适突出重围回到长安，长安一片混乱。而李白被造反之人请出山。

之后叛乱被平定，李白入狱。高适与他是旧交避嫌帮不了，李白的妻子也与他撇清关系答应隐居庐山，离他而去。

高适在战争中骗过了敌人，在战场上英勇杀敌。他想帮助李白，而又恰巧李白也遭到了大赦，在归去途中写下《早发白帝城》。

经历了如此得多，已经进入暮年的高适看着又变得安定的长安，回想当初，感触颇深。