Brisby et le secret de NIMH fascine par son ton et son aspect très noir, voire austère, qui offrent une alternative intéressante aux films Disney qui avaient alors le monopole du long métrage d'animation. Ce qui frappe d'abord c'est le réalisme du dessin. Don Bluth ne revient pas sur le penchant disneyien d'anthropomorphiser les animaux (qui portent des habits, meublent leurs maisons comme des humains) mais il n'édulcore pas leur quotidien et leurs relations aux hommes, plaçant plutôt leur combat au centre de l'histoire.
Le scénario est d'ailleurs une force du film. Adapté d'un roman, le film même s'il parle d'amour, de courage sur fond de magie, soulève une autre question, très ancrée dans notre société : celle des expérimentations sur les animaux. Les rats de NIMH qui viennent en aide à Mme Brisby sont plus intelligents car ils ont subi des expériences, ce que l'on apprend tardivement dans le film, et qui donne de l'épaisseur au film et au récit.
Le film mélange ce réalisme avec le fantastique et le merveilleux (la magie du médaillon, les animaux qui parlent), ce qui lui confère une atmosphère mystique, parfois inquiétante, renforcée notamment par les couleurs choisies : une dominante de jaune, marron et bleu. Ce travail sur la couleur et les décors participe à la réussite du film.