セガサターン用ソフト『サクラ大戦』のストーリーを元に、アニメ独自の脚本や演出を加え再構成した作品。真宮寺さくらの帝国華撃団への加入から始まり、葵叉丹率いる黒之巣会との戦いまでを描いている。本作のストーリーの中心はさくらを中心とした帝国華撃団の結束であり、ゲームでの大きな要素でもある大神一郎とヒロインとの恋愛は描かれておらず、全般的にシリアスな内容になっているのが特徴である。

中村隆太郎は「『サクラ大戦』のおもちゃ箱をひっくり返した様な楽しさがいっぱい詰まった世界観を、テレビアニメシリーズで描くには、テレビアニメと言う性質上『原作ゲームとメディアミックス展開を知らなくても見られる様にする』『毎週みたいと思わせるには、“さくら達にまた会いたい”と思える描き方をしなければいけない』『テレビアニメで始めて知ったファンにも楽しんでもらいたい』『さくらと同年代の女の子に共感されるものにしたい』」という狙いがあった。

当初の記者発表では『サクラ大戦』のOVA等で脚本を手掛けてきた川崎ヒロユキがシリーズ構成を務めることになっていたが、1クール時点で川崎が降板し、スタッフクレジットでは表記が消されている。脚本として参加していた金巻兼一は「（通常、脚本会議で顔を合わせるはずの）監督とは一度も会わずじまいだった」と自身のサイトに記述しており、脚本制作において監督と川崎の間に何らかの問題があったことが示唆されている。初動時のライター陣も川崎に追随する形で降板し、2クール以降はライター陣が大幅に入れ替わった。

広井王子は「中村監督は原作のキャラクターが元々持っていた『人間のリアルな感情』を抜き出して、きちんと見せようとしていた」「キャラクターの内面を掘り下げることの難しさを再認識できた」「監督と歩調を合わせながら、長い時間世界観の構築・着地点等で話し合ったけど、監督は良い意味で頑固であり、プロフェッショナルだった」「毎週スケジュール通りに放送しなければいけない、テレビアニメというシステムには僕は向いていないと思った」と広井自身の制作方針とテレビアニメの相性の悪さを痛感したことを振り返っている。

• 原作 - 広井王子
• シリーズ監修 - あかほりさとる
• 監督 - 中村隆太郎
• 助監督 - 鈴木利正（第13話 - 第25話）
• シリーズ構成 - 川崎ヒロユキ
• 脚本 - あかほりさとる、川崎ヒロユキ、鈴木達也
• キャラクター原案 - 藤島康介
• キャラクターデザイン - 松原秀典
• TVキャラクター設定・総作画監督 - 守岡英行
• メカデザイン - 福島秀樹
• 美術監督 - 金子英俊
• 色彩設計 - 三橋曜子
• 撮影監督 - 小澤次雄
• 編集 - 瀬山武司
• 音楽 - 田中公平
• 音楽協力 - avex mode
• 音響監督 - 鶴岡陽太
• 制作プロデューサー - 浅利義美、安部正次郎
• プロデューサー - 丸山正雄
• アニメーション制作 - マッドハウス
• 製作 - サクラ大戦製作委員会（源生哲雄、諸冨洋史、佐々木絵美、セガ・エンタープライゼス、レッドカンパニー、マッドハウス、avex）、TBS
• 著作権表示 - ©SEGA・RED / TBS・MBS

※発売元は全てavex mode。

「第九話 火喰い鳥と呼ばれた少女」に限り、VHS収録時にテレビ放送時より大幅にストーリー構成を変更した上で収録された。テレビ放送版はサクラ大戦TV DVD-BOX（2006年10月27日発売）に初回限定版特典として封入された。

4月8日

台湾でも『櫻花大戰』のタイトルで放送された。

ほかにもバンダイチャンネルで配信されているほか、過去にはTBSチャンネルでも放送された。