Сюжет фильма посвящен самому тяжелому периоду осады Ленинграда - первой блокадной зиме 1942 года, и рассказывает о подвигах людей, защищавших город. В центре повествования находятся офицер НКВД Андреев и молодой врач Марицкая, которые должны за 72 часа предотвратить катастрофу - в бактериологическую лабораторию попадает бомба, что угрожает всему городу эпидемией. Ранее полномасштабному распространению вируса мешал лютый мороз, но теперь он должен смениться теплой погодой, ведь весна наступит уже через три дня. На кону стоят жизни людей, на пути героев - любовь, предательство, стремительно развивающиеся события и интриги.
Изначально лента могла получить названия «БлокАда» и «Ленинградский вальс».
Сценарий «Трех дней до весны» частично основан на «Блокадной книге» Даниила Гранина и Алеся Адамовича.
Предполагается, что фильм станет первой частью кинотрилогии о блокаде Ленинграда. В планы студии «Ленфильм» также входит создание двух картин об отдельных эпизодах жизни осажденного города. Одна из них носит рабочее название «Трое».
Съемки проходили в Санкт-Петербурге, Гатчине, Кронштадте и Всеволожском районе Ленинградской области с января по март 2016-го.
Саундтрек ленты был записан в концертном зале Мариинского театра при участии одноименного симфонического оркестра. Позднее музыка из фильма была исполнена на торжественном открытии XII Дрезденского оперного бала в Германии.
Большое количество съемок разрушенных войной зданий проходило на территории завода «Красный треугольник» в Санкт-Петербурге.