Filmskaperne Dorota Kobiela og Hugh Welchman brukte over 120 forskjellige malerier av den impresjonistiske nederlandske maleren som grunnlag og inspirasjon for arbeidet sitt. De lånte handlingen til animasjonsfilmen fra de 800 bevarte brevene som kunstneren skrev til folk rundt seg i løpet av livet og der han bearbeidet viktige hendelser frem til sin dramatiske død. «Loving Vincent» ble laget ramme for ramme som et oljemaleri på et lerret. På samme måte som maleren Vincent Van Gogh selv skapte sine malerier i sin tid. Dette gjør «Loving Vincent» til den første animasjonsfilmen i spillelengde som blir fortalt med denne teknikken. Selskapet BreakThru Productions oppfant de såkalte PAWs (Painting Animation Work Stations), spesielle arbeidsplasser der 30 malere malte 56 800 rammer for hånd i Van Goghs stil for å blåse bevegelse og liv i den over 80 minutter lange filmen.
I «Loving Vincent» utforsker Vincent Van Goghs malerier livet og den kontroversielle døden til skaperen deres. Maleriene og karakterene deres (som båtsmannen, med stemme fra Aidan Turner) forteller kunstnerens historie - og det blir avslørt i intervjuer med karakterer nær maleren, som Margaret Gachet (Saoirse Ronan), Adeline Ravoux (Eleanor Tomlinson), Louise Chevalier (Helen McCrory), Armand Roulin (Douglas Booth), Dr. Gachet (Jerome Flynn) og postbudet Roulin (Chris O'Dowd) skjebnen til mannen som skulle bli et ikon med sin kunst. Vincent Van Gogh døde i en alder av 37 etter et skuddsår han skal ha påført seg selv. Før det hadde helsen hans gjentatte ganger lidd av oppblussing av hans psykiske lidelse.