Dòng máu anh hùng là tác phẩm đầu tay của hãng phim Chánh Phương, một nhãn hiệu của gia đình Nguyễn Chánh Tín.[30][lower-alpha 4] Phim còn hợp tác sản xuất với Cinema Pictures và Ngân hàng Phương Nam.[22] The Weinstein Company, một hãng phim Hoa Kỳ do anh em Harvey và Robert Weinstein sáng lập,[43] đồng ý mua lại Dòng máu anh hùng để phân phối bản quyền trên toàn thế giới, một thành tích chưa từng có của điện ảnh Việt Nam vào thời điểm trên.[26][lower-alpha 5] Trong thời gian chào bán, nhiều hãng phim quốc tế không quan tâm hoặc bỏ qua bộ phim vì đề tài chiến tranh. Bey Logan, đại diện của công ty Weinstein, sau thời gian thuyết phục đã mua lại bộ phim này.[45] Với sự giúp đỡ của công ty Weinstein, Dòng máu anh hùng được chiếu và phân phối DVD ở các nước nói tiếng Anh; được chào đón tại Trung Quốc và Ấn Độ. Theo Jimmy Nghiêm Phạm, chính sự phân phối đa dạng của bộ phim "đã giúp xóa bỏ một phần định kiến và mở ra một tiền lệ mới trong việc xuất khẩu phim nội địa".[45] The Weinstein Company phát hành DVD ngày 30 tháng 9 năm 2008, với hai phiên bản tiếng Việt (phụ đề tiếng Anh) và tiếng Anh (các diễn viên song ngữ lồng tiếng).[46] Đây cũng là bộ phim Việt Nam đầu tiên có thông tin trong trang mạng điện ảnh Internet Movie Database.[6]

Dòng máu anh hùng công chiếu ngày 12 tháng 4 năm 2007, mở màn cho Đại hội Điện ảnh Việt Nam quốc tế lần thứ ba diễn ra tại Hoa Kỳ.[30][47] Tại đây, đoàn làm phim nhận được "sự chào đón và ngợi ca nồng nhiệt" của bà con kiều bào; cả hai rạp chiếu đều chật kín, với giá vé dao động từ 20–50 đô-la Mỹ và khán phòng "vỗ tay không ngớt" khi phim kết thúc.[30] Bộ phim trình chiếu ở Liên hoan phim quốc tế Bangkok vào tháng 7 năm 2007,[48] như là một trong những chương trình vận động và quảng cáo phát hành ở Thái Lan.[4] Ngô Thanh Vân và Johnny Trí Nguyễn cũng xuất hiện trong buổi họp báo khai mạc liên hoan.[48][49] Tờ The Nation của Thái Lan dành một trang giới thiệu cho Dòng máu anh hùng và ghi nhận bộ phim này thu hút rất đông khán giả vào xem.[49] Phim còn tham dự Liên hoan phim châu Á – Thái Bình Dương lần thứ 23 vào tháng 5 tại Los Angeles, Mỹ;[50] và Liên hoan phim Việt Nam lần thứ 15, diễn ra vào tháng 11 năm 2007.[51]

Theo Nguyễn Chánh Tín, phim ra mắt tại Việt Nam vào cuối tháng 4 vì người xem thường "kiêng kị" chủ đề bạo lực vào mùa phim Tết.[13] Lúc bấy giờ, đây là phim Việt duy nhất chủ động phát hành vào dịp thi cử và nghỉ lễ dài[lower-alpha 6]—thời gian đa phần mọi người đi du lịch và ôn tập thi cử, dễ gây bất lợi vì đối tượng nhắm đến của thể loại phim hành động là độ tuổi thanh thiếu niên và giới trẻ.[40] Trước khi xuất bản, phim phát hành một đoạn quảng cáo (trailer), "gây cơn sốt trên các diễn đàn phim ảnh trong nước".[26] Ngày 20 tháng 4 năm 2007, phim có buổi ra mắt trước báo chí và đồng nghiệp tại cụm rạp Galaxy Nguyễn Trãi, Thành phố Hồ Chí Minh.[30] Phim khởi chiếu tại các rạp toàn quốc vào ngày 27 tháng 4 năm 2007.[5]

Cùng với nhiều bộ phim phát hành nửa cuối năm 2007 khác như Sài Gòn nhật thực, Vũ điệu tử thần hay Mười, Dòng máu anh hùng được ghi nhận là nhân tố chính tạo nên "mùa phim hè đầu tiên của Việt Nam".[52] Phúc Như Thủy của Sài Gòn Giải Phóng mô tả những bộ phim này "tạo nên không khí riêng cho một mùa phim mới, phù hợp với đối tượng khán giả chính là giới trẻ, sinh viên, học sinh."[52] Quang Diệu của Tuổi Trẻ nhận thấy "mùa phim hè 2007 đã thật sự sôi nổi và đa dạng chứ không chỉ một màu như mùa phim Tết" và nếu thành công, "chúng ta có thể tự tin rằng thị trường phim Việt sẽ hình thành thêm một mùa phim mới."[53]