第1期は2015年7月より9月までAT-X、TOKYO MXほかにて放送された。

劇場版総集編として、2017年2月25日に前編「不死者の王」、同年3月11日に後編「漆黒の英雄」が公開された。

第2期『オーバーロードII』は、「劇場版総集編 オーバーロード 漆黒の英雄」のED後に制作が発表された。制作は引き続きマッドハウスが担当し、第1期から一部スタッフが変更されている。2018年1月より4月まで放送された。

第2期の放送終了後には第3期『オーバーロードIII』の制作が発表され、同年7月より10月まで放送された。

2021年12月に第4期『オーバーロードIV』第1弾PVが公開され、後日第2弾PV、第3弾PVも公開された。2022年7月より9月まで放送された。

2021年4月には「聖王国編」を描く完全新作劇場アニメの製作が発表された。2024年公開予定。

• アインズ・ウール・ゴウン / モモンガ - 声：日野聡
• アルベド - 声：原由実
• シャルティア・ブラッドフォールン - 声：上坂すみれ
• アウラ・ベラ・フィオーラ - 声：加藤英美里
• マーレ・ベロ・フィオーレ - 声：内山夕実
• デミウルゴス - 声：加藤将之
• コキュートス - 声：三宅健太
• セバス・チャン - 声：千葉繁

監督の伊藤尚往は本作を制作していくうえで『ちはやふる』の「シナリオの在り方」に影響を受けており、『ちはやふる』のシナリオには人を感動させる仕組みのようなものがあるのではと考えた。また、伊藤はキャラクターデザインを担当する吉松孝博の個性をどのように活かしていくかを考え、画面に多くのキャラクターがいるような見せ方ではなく、キャラが面白いという見せ方でやっていくことに決めたと振り返っている。

本作の演出について伊藤は、主人公は骸骨で口が動かず表情が見えないことから、周りのキャラクターの表情芝居を派手にしている。会話の演出面で気を付けた点として、第5話が伊藤曰く「会話していたら終わってしまうような回」であり、それだけでは絵にならないと感じた伊藤は最初に人物の配置をどうするかを最も重視した。

『ぷれぷれぷれあです』は、2015年8月4日（第1期本編第5話）から9月までAT-Xでの本編終了後に放送されたミニアニメ。また8月7日より第1期公式サイトおよびYouTubeでも2週間限定配信。全8話。

2015年9月30日にYouTubeでBD&DVD第1巻発売記念「ぷれぷれぷれあです」特別編が配信された。

2016年9月30日発売の原作第11巻に30分の新作『なざりっく最大の危機』を収録。

劇場版総集編の同時上映として2017年2月25日に前編『ぷれぷれぷれあです 魔獣の恋』、同年3月11日に後編『ぷれぷれぷれあです 自動人形と猫』が公開された。

『ぷれぷれぷれあです2』は、2018年1月9日（第2期本編第1話）から4月まで第1期と同様にAT-Xでの本編終了後に放送・および第2期公式サイト・YouTube内「KADOKAWA Anime Channel」にて2週間限定で配信。

『ぷれぷれぷれあです3』は、2018年7月10日（第3期本編第1話）からAT-Xでの本編終了後に放送。

監督・脚本・演出は芦名みのる、ぷちキャラクターデザイン・作画監督はたけはらみのる、アニメーション制作はスタジオぷYUKAIが担当する。

2018年11月23日より『ひかりTVオリジナル ぷれぷれぷれあです 〜クレマンティーヌ逃亡編〜』全3話を配信。作画監督は戸塚ちさと、総作画監督はたけはらみのる。

2019年には本作のクロスオーバーぷちアニメ『異世界かるてっと』が放送されている。

『ぷれぷれぷれあです4』は、2022年7月5日から第4期本編終了後に放送。

『ぷれぷれぷれあです』×『かげじつ!』コラボアニメは、2023年10月31日にYouTubeKADOKAWAanimeチャンネルで配信された本作と『陰の実力者になりたくて!』とのコラボアニメ。

いずれも配信元は音泉。

第1期『オーバーロード〜至高のラジオに忠誠の儀を〜』が、2015年7月6日から9月28日まで隔週月曜日に配信された。パーソナリティはアウラ役の加藤英美里とマーレ役の内山夕実。劇場版アニメ公開に合わせ、2017年2月8日・3月11日にSP回として特別配信された。

第2期『オーバーロードII〜ナザリック地下大墳墓 定例報告会〜』が、2017年12月26日から2018年6月12日まで隔週火曜日に配信された。。パーソナリティはアインズ役の日野聡、アシスタントは真木駿一（呼び名：トゥルー・ツリー・ファストワン）。

第3期『オーバーロードIII〜ナザリック地下大墳墓 定例報告会〜』が、2018年7月10日から10月9日まで隔週火曜日に配信された。パーソナリティ、アシスタントは第2期と同一。

第4期『オーバーロードIV〜アインズ・ウール・ゴウン魔導国 戦略会議〜』が、2022年7月6日から隔週水曜日に配信された。パーソナリティ、アシスタントは第2、第3期と同一。

• 2015年9月16日からアニメ第1期放送時期に小説『ログ・ホライズン』のCMでタイアップを実施。オーバーロード勢のナレーションで宣伝した。

• 2015年11月18日-12月16日の期間限定でオンラインゲーム『テイルズウィーバー』とのタイアップを実施。作品に関連した限定イベントやキャラクターになりきれる変身マントなどを実装。

• 2016年6月27日-2016年7月25日の期間限定でスマートフォン向けファンタジーアクションRPG『幻塔戦記 グリフォン〜新章〜』とのタイアップを実施。作品に関連した限定イベントやコラボガチャなどを実装。2017年3月14日-2017年3月28日の期間限定で復刻。

• 2016年9月27日-10月12日の期間限定でスマートフォン向けファンタジーRPG『ロストレガリア』とのタイアップを実施。クエストクリアによる騎乗ペット「ハムスケ」やアバター衣装・武器などが実装。

• 2017年9月5日-10月10日の期間限定でオンラインゲーム『Master of Epic -The ResonanceAge Universe-』とのタイアップを実施。アバターや装備のほか、クエストが実装。

• 2018年1月4日-1月25日の期間限定でオンラインゲーム『ドラゴンズドグマ オンライン』とのタイアップを実施。作品に関連した限定装備や家具が実装。2018年9月6日-9月27日の期間に復刻および第2弾を実施。

• 2018年2月15日-2月28日の期間限定でスマートフォン向けカードバトルRPG『チェインクロニクル3』とのタイアップを実施。作品のコラボストーリーやキャラクターが入手できるフェスなどが実装。

• 2018年3月20日-4月4日の期間限定でオンラインゲーム『りっく☆じあ〜す』とのタイアップを実施。キャラクターが支援娘として登場したり、作品の衣装を纏った陸自娘が実装。

• 2019年『社長、バトルの時間です!』

• 2020年『クリスタル オブ リユニオン』

• 2020年『ヴァルキリーコネクト』
• 2020年『AFKアリーナ』

• 2023年『とある魔術の禁書目録 幻想収束』

• 2024年 『転生したらスライムだった件 魔王と竜の建国譚』