长期边际成本曲线可以从众多条短期边际成本曲线中推导出来。然而长期边际成本曲线不是短期边际成本曲线的包络线。长期边际成本曲线可以定义为与每一产量上的最优工厂规模相对应的短期边际成本的轨迹。以下是长期边际成本曲线的推导：

图1  最优生产规模的选择和长期总成本曲线
从推导长期总成本曲线的图1中可见，长期总成本曲线是无数条短期总成本曲线的包络线。在长期的每一个产量水平，LTC曲线都与一条代表最优生产规模的STC曲线相切，这说明在切点上这两条曲线的斜率是相等的。由于LTC曲线的斜率是相应的LMC值（因为LMC＝d（LTC）/d（Q）），STC曲线的斜率是相应的SMC值（因为SMC＝d（STC）/d（Q）），因此可以推知，在长期内的每一个产量水平上，LMC值都与代表最优生产规模的SMC值相等。根据这种关系，便可以由SMC曲线推导LMC曲线。但是，与长期总成本曲线和长期平均成本曲线的推导不同，长期边际成本曲线不是短期边际成本曲线的包络线。它的推导如图2所示。

                        图2  长期边际成本曲线
在图2中，在每一个产量水平，代表最优生产规模的SAC曲线都有一条相应的SMC曲线每一条SMC曲线都过相应的SAC曲线的最低点。在Q₁的产量上的最优生产规模由SAC₁曲线和SMC₁曲线代表，且短期边际成本SMC值由P点给出。考虑到长期内每一个产量水平上的LMC值都与代表最优生产规模的SMC值相等，所以，在Q1的产量上，PQ₁既是最优的短期边际成本，又是长期边际成本，即有LMC＝SMC₁＝PQ₁。同理，在Q₂的产量上，有LMC＝SMC₂＝RQ₂。在Q₃的产量上，有LMC＝SMC₃＝SQ₃。在生产规模可以无限细分的条件下，可以得到无数个类似于P、R和S的点，将这些点连接起来便得到一条平滑的长期边际成本LMC曲线。