Il est le fils d'Henri Simon Prévost de Longpérier, un commandant de la garde nationale qui fut par la suite maire de Meaux de 1840 à 1848[2],[3], et d'Adrienne Lhoste de Moras. Il est le gendre de Jean-Louis Paultre de La Vernée.
De 1847 à 1870, il est conservateur des antiques au musée du Louvre. En 1848, il est le seul conservateur du Louvre à n’être pas renvoyé lors du changement de régime[5]. En tant que conservateur des antiques, il est responsable de collections provenant d'aires culturelles et d'époques très variées. À ce titre, il accueille au Louvre les premières sculptures assyriennes arrivées en France depuis Khorsabad, et s'intéresse de près au déchiffrement du cunéiforme. Il est aussi chargé de recevoir la collection Campana. Parmi des intérêts scientifiques nombreux, on peut aussi citer les civilisations de l'Amérique et les antiquités nationales : Longpérier est à l'origine d'un musée mexicain (1850) et l'un des membres de la commission de création du musée de Saint-Germain-en-Laye.
À partir de 1854, il est membre de l'Académie des inscriptions et belles lettres. Il est directeur de la Revue numismatique de 1856 à 1872[6]. À partir de 1858, il est membre du Comité des travaux historiques et scientifiques.
Notice des monnaies française composant la collection de M.J. Rousseau accompagnée d’indications historiques et géographiques et précédée de considérations sur la numismatique française, Paris, 1848
Notice des antiquités assyriennes, babyloniennes, perses, hébraïques Notice des monuments exposés dans la salle des antiquités américaines (Mexique et Pérou), au musée du Louvre, 1850.
Notices sur cent deniers de Pépin, de Carloman et de Charlemagne trouvés près d'Imphy en Nivernais, extrait de la Revue numismatique, tome III, 1858, Paris, Thunot et Cie, 1858.
Œuvres de Longpérier réunies et mises en ordre par G. Schlumberger (tome 1 : Archéologie orientale. Monuments arabes ; tome 2 : Antiquités grecques, romaines et gauloises (1838-1861) ; tome 3 : Antiquités grecques, romaines et gauloises (1862-1883) ; tome 4. Moyen Âge et renaissance (1837-1858) ; tome 5 : Moyen Âge et renaissance (1858-1868) ; tome 6 : Moyen Âge et renaissance (1869-1883) Antiquités américaines. Supplément: Bibliographie générale ; tome 7 : Nouveau supplément et Table générale.), Paris, Leroux, 1883-1886.