2071年の火星を中心とした太陽系を舞台に、おんぼろ宇宙船「ビバップ号」に乗って旅する賞金稼ぎのスパイク・スピーゲルら乗組員の活躍を描くスペース・ウェスタンアニメ作品である。粋な台詞回しやクールな映像、痛快なメカアクションやガンアクションなどが特徴。本筋はハードボイルドタッチだが、話数によってテイストが異なり、サスペンスやホラー、ドタバタコメディ、サイバーパンクなど振り幅が大きい。『ビバップ』というタイトルどおりジャズを始め、ブルース、ロック、テクノなど多彩なジャンルの音楽をBGMとして使用し、その独特の世界観と相まって既存のSF作品になかった特異なスタイルを築きあげた。

監督の渡辺信一郎いわく「それまでやりたくてもやれなかったことを全部ぶち込んで作った」作品であり、「毎回20分の映画を作っているつもりでした」と語っている。放送当時は『ルパン三世』に類似するという声が多かったが、渡辺によればむしろ（次回予告ナレーションを含めて）松田優作主演のテレビドラマ『探偵物語』に近いという。

また本作の特徴の一つに、その世界設定から登場人物のデザインに人種的特徴がよく表れている点が挙げられる。キャラクターデザインを担当した川元利浩によれば、これは渡辺監督から許可が出たためとのことである。

国際的な評価も高く（詳しくは#欧米での反応を参照）、北米ではいくつか実写化企画も立ち上がっている（詳しくは#実写映画企画を参照）。

制作を担当したのはサンライズ第2スタジオ。中心スタッフは渡辺や南雅彦プロデューサーが以前関わった『機動戦士ガンダム0083 STARDUST MEMORY』『機動武闘伝Gガンダム』『マクロスプラス』『天空のエスカフローネ』の人脈が集められた。南らはテレビシリーズ制作後にサンライズから独立してボンズを設立し、劇場版はボンズが制作を担当した。

サンライズは元々、玩具の商品化を前提にしたオリジナルのロボットアニメを数多く製作しているスタジオであるが、本作も『スター・ウォーズシリーズ』の新3部作公開による人気再燃で宇宙船ブームが来ると見たバンダイホビー事業部から「宇宙船のプラモデル展開ができるアニメ」というオファーが届いたことが企画の発端になった。渡辺は南から「何か企画はないか」と聞かれ、アメリカのバウンティハンター稼業をヒントに、近未来の宇宙を舞台とする無国籍アクションものをその場で思いついた。コンセプトはスペースオペラならぬ「スペースジャズ」で、企画タイトルは「流れ星ビバップ!」（次いで「シューティングスター・ビバップ」）。

しかし独特の作風に周囲の反応は悪く、サンライズが同時に進めていた別の企画と一緒にさせられそうにもなった。スポンサーが「これじゃ宇宙船売れないから」と降りてしまい危うく没になりかけたが、バンダイビジュアルの協力で放送にこぎつけた。サントラを発売するレコード会社には「ジャズなんて日本で何枚売れてると思います?」と反対され（菅野も最初は「ジャズなんて絶対に売れないよ」と思ったという）、放送前に第1話を観た関係者の声は「渋すぎる。売れないよ、これ」だった。

玩具のロイヤリティ収入が見込めない分、音楽CDと映像パッケージによる投資回収計画が緻密に練られた。結果的にはソフト関連がヒットし、本作は「ビデオと音楽CDのセールスでガンダムシリーズに匹敵する実績を上げた」とサンライズは述べている。南によると制作費がかなりかかった作品であり、社長に「南、お前は会社を潰す気かっ」と言われるほどだったという。ただし「『08』ほどはかかっていないです」と述べている。

オープニング・エンディング曲と作中のBGMは一部を除いて全て菅野よう子が作曲しており、菅野ら国内外の音楽家が参加した「シートベルツ (THE SEATBELTS) 」が演奏した。エンディング曲以外にも、ボーカル曲が多用されている。

サントラ第一弾は第13回日本ゴールドディスク大賞「アニメーション・アルバム・オブ・ザ・イヤー」を受賞した。

また、1999年（平成11年）8月16日に渋谷ON AIR EAST、2001年（平成13年）8月10日にはSHIBUYA-AXでシートベルツのライブが開催され、どちらもチケットが即日完売した。

主題歌のTank!は、2016年のカナダフィギュアスケート選手権において、カナダの男子シングル選手ケヴィン・レイノルズのショートプログラムに使用された（衣装はスパイク・スピーゲル）。

本作は地上波放送枠がなかなか決まらず、オンエアに至るまでには2年近くを要したが、テレビ東京系列で放送予定だったある作品の制作が間に合わなかったため、急遽1クールもの（13話）として全26話中12話（#2、#3、#7 - 15、#18）+総集編というイレギュラーな形で放送されることになった。テレビ東京自身は制作にあまり関与していないため、担当者は深夜アニメと同じ「番組担当」とクレジットされた。

各話冒頭のサブタイトル画面では「Session #○○」という本来の話数のほかに、「第〇回」という地上波放送の話数が追加表示された。一話完結スタイルなので連続ストーリーものよりも混乱は少ないが、地上波放送一回目は本来の第2話 (Session #2) から始まるので、冒頭に世界観の説明テロップが流された。

地上波放送版では自主規制が行われ、暴力表現および性的表現、光の明滅が修正・カットされている。これは、製作開始時から放送までの間に神戸連続児童殺傷事件や栃木女性教師刺殺事件といった未成年による凶悪事件が起きたことや、「ポケモンショック」によってテレビ東京の規制が強まったためである。最終回である総集編「よせあつめブルース」は、これらの規制・カットに対する抗議をメインキャラクター達の独白という形で吐露したもので、通常の総集編とは異なり、物語自体にはほとんど言及していない。エンディングは「THIS IS NOT THE END. YOU WILL SEE THE REAL "COWBOY BEBOP" SOMEDAY!（これが終わりじゃない。いつか本当の「カウボーイビバップ」を目にするだろう!）」という挑発的なメッセージで締めくくられている。この回はその後の再放送から除外され、DVDなど映像ソフトへの収録も行われていない。

テレビ東京での放送終了から4か月後には、1998年10月から1999年3月にかけてWOWOWのノンスクランブル枠（無料放送）で全26話が放送されたため、テレビ東京系を視聴できなかった地域でも視聴が実現した。

アメリカではビデオとDVDが先行発売され、2001年9月1日からアニメ専門局カートゥーンネットワークのアダルトスイム枠で全米放送（TV-14：14歳以上限定）され人気を博した。ただしこの放送では血糊、女性の裸体描写などが修正されている他、放送コードの関係や同時多発テロ事件の影響から、初回のみ#6（コロンバイン高校銃乱射事件を連想させるため）、#8（ハイジャック）、#22（ビル爆破）は放送されていない（直後の再放送では放映）。

時は2071年。宇宙開拓時代を迎えた人類は太陽系内に生活圏を広げており、悪化する治安への対策として、指名手配犯を捕まえる賞金稼ぎ、いわゆる「カウボーイ」たちが活躍している。カウボーイ稼業を営むスパイク・スピーゲルと相棒のジェット・ブラックは、古い漁船を改造したオンボロ宇宙船「ビバップ号」に乗り込んで宇宙を駆け巡っている。大物の賞金首を捕まえることもある一方、その荒っぽいやり方に巻き込んだ一般市民からの損害賠償請求も多い彼らに金銭的余裕はない。

そんなビパップ号に奔放な美女フェイ・ヴァレンタイン、天才ハッカーのエド、犬のアインが転がり込む。おのおの何かしらの事情を抱えながらも、一同はビパップ号で緩やかな絆を育み、行く先々で様々な騒動に巻き込まれる。

2022年、月での位相差空間ゲートの実験中に大事故が発生する。事故の結果、月の表面が大きくえぐられ、地球上にはその破片が大量に降り注ぎ壊滅的な被害をもたらした。この事態により地球は死の星と化し、人類は外惑星へ移民せざるを得なくなり、皮肉な形で長年の夢であった宇宙時代を迎えることになる。人類の生活圏は急激に拡大することになったものの、ゲート事故以来約20年にも及ぶ無政府状態は深刻な治安の悪化を招いてしまった。そのような状況に対して、警察にも手に負えないほどの多量の犯罪を取り締まるため、アメリカ西部開拓時代に倣って「犯罪者に賞金を掛け、その摘発を一般から公募する」というカウボーイ（賞金稼ぎ）制度が制定されることとなる。

ゲート事故により国家はなし崩し的に崩壊し、人類は人種も民族も混ざり合いながら宇宙へ進出し、2071年の世界では土星圏までに進出、かつてない繁栄の時代を迎えている。火星や金星、タイタンなど人が居住可能な星では大規模なテラフォーミングが行われて地表に地球上と変わらない都市が作られ、そこで普通の生活を営んでいる。一方、ゲート事故によって甚大な被害を受けた地球ではその後も月の破片が隕石となり日常的に降り注いでいるため、人類は地下での生活を余儀なくされている。

位相差空間ゲートによる宇宙航海、ナノマシン、サイバネティックスなどの技術が実用化され、汎太陽系コンピュータ通信ネットワークも運用されてはいるものの、急速な社会の拡大が発達のアンバランスを生んでいる。そのため、宇宙トラッカーたちは自分のトラクターの運転席に相変わらず様々なガラクタを飾り付けており（お守り、ダルマなど）、街角では辻占いが街を歩く人々に声をかけ、バーでは紹興酒・老酒が飲まれているという、どこか懐かしさを感じさせるローテクな20世紀末から21世紀初頭の雰囲気と高度な未来社会が共存する世界となっている。各惑星で民族や人種が混交しながら生活を送っているといっても、各々にコミュニティーを形成して生活を営んでおり、各惑星は中国語・英語・アラビア語などの看板・標識が乱立して街を埋め尽くすように立っている。民族同士の反目・対立も無くなってはおらず、エスニック・グループによる犯罪組織も存在し、各民族社会に深く根を張っている。「レッド・ドラゴン」のような大組織ともなると、火星の大都市に代紋入りの巨大ビルを堂々と建てている。

• 企画 - サンライズ
• 原作 - 矢立肇
• 監督・構成 - 渡辺信一郎
• シリーズ構成 - 信本敬子
• キャラクターデザイン - 川元利浩
• メカニカルデザイン - 山根公利
• セットデザイン - 今掛勇
• 色彩設計 - 中山しほ子
• 美術監督 - 東潤一
• 音楽 - 菅野よう子
• 音響監督 - 小林克良
• 音響効果 - 倉橋静男
• 文芸・設定制作 - 鳥羽聡
• 舞台設定 - 河森正治、佐藤大
• プロデューサー - 南雅彦、池口和彦
• 製作 - サンライズ、バンダイビジュアル

『カウボーイビバップ 天国の扉』は、2001年（平成13年）9月1日公開のアニメ映画。

• 石井誠、市ヶ谷ハジメ、岡島正晃『トーク・アバウト・カウボーイビバップ』太田出版〈LIBRARY OF OTAKUOLOGY〉、2001年9月。ISBN 978-4-8723-3609-2。