細田守の初の長編オリジナル作品で、脚本の奥寺佐渡子、キャラクターデザインの貞本義行など、『時をかける少女』のスタッフの多くが引き続き参加している。インターネット上の仮想世界とリンクする世界を舞台に、インターネットの中で起った世界を揺るがすサイバーテロと、それに立ち向かう田舎の大家族の現実社会でのつながりとインターネットを介した世界中の人々とのヴァーチャルなつながりが描かれる。

物語は、ふとしたことから仮想空間で起こった事件に巻き込まれ、指名手配されてしまった天才的な数学の才能を持つ主人公が、憧れの先輩やその家族・親戚一同とともに、世界を危機から救うべく奮闘する姿を描く。砦の様な旧家の豪邸に集った大家族は、曾祖母の持つ政財界の人脈、家族のそれぞれの職業、スーパーコンピューター、自衛隊の通信用最新機器、イカ釣り漁船、携帯ゲーム機などを駆使し、格闘ゲームや花札など意外な能力も発揮して人工知能と闘い、主人公も得意の数学を武器にその戦いに参戦する。細田は「普通の人たちがそれぞれの能力を出し合って大きな力になる。そういう関係が僕の理想。アニメ作りの現場もそう。だから僕は『みんなと一緒で楽しい』という話を作って現場を肯定したい。『孤独でつらい』なんて話をスタッフに強要できない」と語っている。

テーマは大家族の絆。本作で細田は、結婚や親戚付き合いを中心に描いている。

舞台は長野県上田市で、城下町の町並みや上田電鉄別所線、上田交通真田傍陽線などが作中に登場する。上田市には細田の妻の実家があり、訪れた際に抱いた「日本の原風景」のイメージを投影することを考えた。細田は「当時既に両親を亡くし自らも一人っ子だったため、妻の親類の家族の繋がりに深い感銘を受けた」と語っており、妻の親類が物語の中核をなす陣内家のモデルとなっている。作中の陣内家のモデルは真田氏である。

本作品で登場する仮想空間OZは、Twitterをはじめとするソーシャル・ネットワーキング・サービス（いわゆるSNS）とよく比較され、『サマーウォーズ』のTwitter公式アカウントと連動して作中で登場するこいこい（花札の遊び）のアプリケーションが公開されるなどした。また、テレビ放送時には、作中での登場人物の行動・台詞になぞらえて「あなたのアバターを貸してください」というツイートがTwitter上に書き込まれて拡散（リツイート）され、最終的には3000人前後が参加する企画となった。

世界中の人々が集うインターネット上の仮想世界OZ（オズ）。ユーザーはパソコン・携帯電話・テレビなどから自分のアバターを操って、ショッピングやゲームだけでなく、納税や行政手続きなどの様々なサービスを利用できる。OZの管理権限や個人情報などは、世界一安全と言われるセキュリティによって守られていた。

ある日、佐久間と共にOZの保守点検のバイトをしていた、東京に住む高校2年生の健二は、憧れの先輩である夏希から、”一緒に夏希の実家に行く”という「バイト」に誘われる。長野県上田市にある実家には夏希の曽祖母である栄おばあちゃんの90歳の誕生日を祝うために、26人の親族が一堂に集まり、健二はひょんなことから栄のために「夏希の婚約者のふり」をすることになった。

2010年7月30日の午前0時25分、健二の携帯電話に数字の羅列が書かれた謎のメールが送られてくる。数学が得意な健二は、それを何かの問題だと思って回答してしまう。しかし、それはOZの管理権限を奪取できる暗号であった。翌日、OZは謎の人工知能・ラブマシーンに乗っ取られてしまう。その影響はOZと密接に連携していた現実世界の各種インフラにまで及び、社会全体に大きな混乱を引き起こしてしまう。人々が対応に苦しむ中、栄は人脈を駆使して被害の軽減を図り、事態は収束に向かう。しかし、栄は翌朝、心臓発作（狭心症）で死去してしまう。

陣内家の女性陣が葬儀の準備を進める中、健二と陣内家の男性陣有志は敵討ちや被害拡大の防止のためにラブマシーンを倒す準備を進めていた。作戦の結果、一時はラブマシーンを封じ込めることに成功するが、作戦に使用していたスーパーコンピューターの冷却のために使っていた氷を翔太が栄の遺体の保存のために持ち出したために熱暴走を起こすというアクシデントで逃げ出されてしまい、あげくにはキングカズマのアカウントまでもが奪われてしまう。ラブマシーンは、奪った4億を超えるアカウントの一つの権限を利用して、地球への帰還途中だった日本の小惑星探査機「あらわし」の再突入体を世界に500か所以上ある核施設のどこかに落とそうとする。落ち込む一同だったが、健二の言葉と栄の遺言により気力を取戻し、夏希は栄に仕込まれた花札（こいこい）勝負でラブマシーンへ最後の戦いを挑む。

一度はラブマシーンに一瞬の隙を突かれ敗北し、掛け金が二桁にまで減らされるという窮地に陥るものの、全世界の人々の厚意によって得たアカウントを使ってラブマシーンに奪われたアカウントのほぼ全てを解放することに成功。しかし、ラブマシーンは唯一手元に残った「あらわし」の制御権限を持つアカウントを利用し、再突入体を陣内邸に落下させることを画策。だが健二の機転と計算能力、侘助のラブマシーンへのクラッキングによるリプログラミングと佳主馬が奪い返したキングカズマのラブマシーンへの一撃によってラブマシーンは消滅し、GPS制御の「あらわし」の再突入体の落下地点を陣内邸からずらすことに成功。陣内家の家屋は半壊するも、陣内家の面々は生き残ることができ、怪我の功名で源泉まで手に入れた。

明けて栄の葬儀の日と共に栄の誕生日。OZの混乱を終息させた立役者であり、陣内家を救った功労者である健二と、彼への好意を認めた夏希の仲を、一族みんなが見守るのだった。

先に記述しているものも含める。

• 舞台は2010年（平成22年）の長野県上田市。
• 公開当時はまだ製品候補版しか公開されていなかったMicrosoft Windows 7が登場している。
• OZのアクセスには携帯電話、パソコンの他にニンテンドーDSiも使用出来る。尚、登場する折り畳み携帯電話は全てドコモ製であり、ゲーム機は全て任天堂製である。唯一出てくるアメリカ版と思われるiPhoneはソフトバンク回線SIMが入っているが、映画公開当時はソフトバンクのみがiPhone取り扱いキャリアだったためと思われる。
• ラブマシーンと2回目の試合の際に使用された機材
• ハイビジョンブラウン管モニタ - レスポンス（応答速度）が早いという理由で使用された。ソニー製。
• スーパーコンピュータ - 本作中では200 TFLOPSの演算性能を持つとされる。NEC SXシリーズのSX-9がモデル。同機の製作はNECの甲府事業場で行われており、武田信玄の本拠地繋がりである。
• 衛星単一通信可搬局装置「JMRC-C4」 - 陣内理一が松本駐屯地より借用してきた車両。作品では100ギガビットの通信容量を有し、ミリ波回線用のアンテナモジュールがついたデザインとなっている。

• ハイビジョンブラウン管モニタ - レスポンス（応答速度）が早いという理由で使用された。ソニー製。
• スーパーコンピュータ - 本作中では200 TFLOPSの演算性能を持つとされる。NEC SXシリーズのSX-9がモデル。同機の製作はNECの甲府事業場で行われており、武田信玄の本拠地繋がりである。
• 衛星単一通信可搬局装置「JMRC-C4」 - 陣内理一が松本駐屯地より借用してきた車両。作品では100ギガビットの通信容量を有し、ミリ波回線用のアンテナモジュールがついたデザインとなっている。

• 山下達郎「僕らの夏の夢」（ワーナーミュージック・ジャパン）

2008年1月、制作会社マッドハウスの齋藤優一郎から日本テレビ側のプロデューサーだった高橋望に本作の企画が持ちかけられた。齋藤からシナリオを渡されて感想を聞かれた高橋は、日本テレビ映画事業部としての参加を決意する。実は別ルートでも日本テレビに出資を求める話は来ていたが、スタジオジブリで制作中止となった細田守版『ハウルの動く城』のプロデューサーを務めていた高橋は、その罪滅ぼしの意味も込め、自身が引き受けることにしたという。さらに日本テレビからエグゼクティブプロデューサーとして奥田誠治、プロデューサーとして伊藤卓哉の参加も決まり、プロデューサーチームの礎が形作られた。この日本テレビ放送網の出資と同局側のプロデューサーの参加が作品と当時まだアニメ業界とファンの間での知る人ぞ知る存在だった細田の人気の爆発に一役買うことになる。日本テレビでは映画『ヱヴァンゲリヲン新劇場版:破』の公開にあわせて放映権を持つテレビシリーズ『新世紀エヴァンゲリオン』を再放送していたが、その終わりに『サマーウォーズ』の宣伝を流した。両作の視聴層が近しいこととキャラクターデザインが同じ貞本義行であることを意識しての宣伝展開だったが、すでに人気を博していた『エヴァンゲリオン』シリーズとのカップリングは、原作人気に頼れないオリジナル作品である『サマーウォーズ』の認知度を高めるのに大きな効果があった。また公開後に、同じ細田の監督作『時をかける少女』の特別編集版をテレビ放送するなど、様々な施策がなされた結果、上映スクリーン数127、観客動員数126万人、興業収入16億5000万円の大ヒットとなった。

制作にはキャラクターデザインの貞本義行、脚本の奥寺佐渡子など「時をかける少女」のスタッフが再集結している。

細田は、内容の構想過程について、「普通の人でも世界を救えないかなと考えてる時に、一番普通っぽいっていうのは田舎の親戚じゃないかっていう、そういうところから考え出した」と語り、「特別な人じゃなくて、普通の人の方が好き、ひとりひとりの魅力が好き」と話している。

制作に際してインターネット攻撃について防衛省・防衛研究所の研究者の橋本靖明を、探査機「あらわし」の取材のためにJAXAを取材 している。

劇中でたびたび登場し、最後は栄の葬儀の仏花として登場したアサガオは、陣内家の象徴であり、栄おばあちゃんその人でもあり、枯れてまた咲く「生命の継承」の象徴である。

2009年8月1日の公開から4か月興行し、観客動員数は123万人を越える。また、2010年3月3日発売のBlu-ray Discは初登場5.4万枚の売上げで週間ランキング1位となる。これは『ヱヴァンゲリヲン新劇場版:序 EVANGELION:1.11』の4.9万枚を抜き、初動記録としては当時のアニメ作品歴代1位、BD総合歴代2位（当時の1位は『マイケル・ジャクソン THIS IS IT』の26.1万枚）に当たる。同日発売のDVDも総合ランキングで初登場5.5万枚で1位を獲得し、『コードギアス 反逆のルルーシュ R2 volume01』（2008年9月1日付）に続く2作目となる、同一アニメ作品のDVD・BD両メディアダブル首位となった。

ストーリーラインに細田の過去作『デジモンアドベンチャー ぼくらのウォーゲーム!』からの影響が散見され、類似点が『ciatr』の大場諒介により指摘されている。

精神科医の斎藤環は、本作の扱っているテーマ（仮想空間での人工知能の暴走）自体はSF（サイバーパンク）では頻繁に取り扱われるものであって目新しさはないが、「現実空間」を「仮想空間」より無条件に上位に扱っていないという点が従来のSFとは異なるとしている。そして、本作では例えば理想化された大家族という形で人間関係一般における仮想性を描いている面があり、日常空間そのものが実は虚構との多重性の上に成立しているという事実を示唆する作品であると述べている。また、本作品に登場する虚構空間OZのデザインには現代美術家の村上隆が主催する「カイカイキキ」の影響がみられ、これは村上隆が日本のオタク文化から影響を受けているだけでなく与えてもいる実例であると指摘している。

批評家の東浩紀は、この映画で描かれているのは「誰も悪くない世界」であることが最大の問題であり、大人の見られる物語ではないと発言している。また、アニメという虚構空間の中でさらにOZという虚構空間が展開しているため、その中でいくらすごい映像が展開しても、身体的な距離感を生じさせてしまうとしている。

社会学者の宮台真司は、本作品について「オフラインでの絆を前提にしてはじめてオンラインの絆も広められる」というそれ自体は納得できるメッセージを含んでいるとしながらも、それが説得力を持っていたかどうかは疑問であると述べている。

Rotten Tomatoesでは77%の批評で22のレビューに基づいて平均7/10という高い評価を与えた。Metacriticでは主だった12のレビューに基づき63/100の「全体的に好ましい」レベルの評価を与えた。

2022年に行われ、350人が投票に参加した「夏に見たいアニメ 人気おすすめランキングベスト129作品」では見事1位に輝いた。

• 第42回シッチェス・カタロニア国際映画祭アニメーション部門（Gertie Award）最優秀長編作品賞
• 第24回デジタルコンテンツグランプリ経済産業大臣賞
• 第13回文化庁メディア芸術祭アニメーション部門大賞
• 第33回日本アカデミー賞最優秀アニメーション作品賞
• 第64回毎日映画コンクールアニメーション映画賞
• 第52回ブルーリボン賞日本映画ベスト10選出
• 第14回日本インターネット映画大賞日本映画部門 作品賞
• 第9回東京アニメアワードアニメーションオブザイヤー・国内劇場部門優秀作品賞・監督賞・原作賞・脚本賞・美術賞・キャラクターデザイン賞
• デジタル・コンテンツ・オブ・ジ・イヤー'09/第15回AMDアワード年間コンテンツ優秀賞
• 第1回日本シアタースタッフ映画祭　グランシャリオ賞（邦画部門1位）・脚本賞
• 第6回リスボン国際インディペンデント映画祭 観客賞
• 第14回モントリオール　ファンタジア映画祭　最優秀アニメーション賞　観客部門：金賞
• 第41回星雲賞メディア部門
• 第15回アニメーション神戸賞　個人賞：細田守
• 第1回アナハイム国際映画祭　最優秀アニメーション賞
• 第1回ビデオ屋さん大賞　第1位

2009年7月に創刊された「ヤングエース」にてコミカライズ版が2010年6月号まで連載された 。漫画は杉基イクラ。細田が杉基の画を見て一目惚れし、本作のことも絶賛し、「結末が変わってもいいので、好きに描いてほしい」と語っている。最終3巻には、本編の後日談となる番外編『未来は未知数なのだから』が掲載されている。

角川書店より、映画公開及びそのノベライズやコミカライズ作品の発売を機に『TOO HOT! キャンペーン』が、翌年7月からコミカライズ版完結を記念して『TOO HOT! キャンペーン2010』が実施された。

また、「月刊コンプエース」の2009年9月号から2010年11月号まで、上田夢人によるスピンオフの漫画『サマーウォーズ キング・カズマvsクイーン・オズ』が連載された。佳主馬を主人公に、本編の1年前の出来事を描いている。

そのほか、アンソロジーとして以下の作品がある。

• 『サマーウォーズ 公式コミックアンソロジー』
• ヤングエース編集部編、角川書店（2010年7月3日発売）ISBN 978-4047154803

ヤングエース編集部編、角川書店（2010年7月3日発売）ISBN 978-4047154803

2種類のノベライズ作品がともに角川書店から刊行されている。

• 『サマーウォーズ』 岩井恭平著、角川文庫（2009年7月25日発売）ISBN 978-4044288228
• 『サマーウォーズ』 蒔田陽平著、角川つばさ文庫（2009年8月15日発売）ISBN 978-4046310422

また、佳主馬を主人公にした外伝作品があり、角川スニーカー文庫より刊行されている。時系列は本編の3ヶ月前で、GW中の佳主馬を主人公にしている。

• 『サマーウォーズ クライシス・オブ・OZ』 土屋つかさ著、イラスト:杉基イクラ（2010年8月1日発売） ISBN 978-4044740085

2012年6月16-17日には日本テレビのイベントとして朗読劇が上演された。上演は各日2回ずつ全4ステージが新国立劇場小劇場で行われた。

• 演出 - 樫田正剛
• 出演
• 加藤和樹 - 小磯健二（16日のみ）
• 馬場良馬 - 小磯健二（17日のみ）
• 南沢奈央 - 篠原夏希
• 川畑要 - 語り部・陣内侘助・その他の男性
• 貴城けい - 陣内栄・その他の女性

• 加藤和樹 - 小磯健二（16日のみ）
• 馬場良馬 - 小磯健二（17日のみ）
• 南沢奈央 - 篠原夏希
• 川畑要 - 語り部・陣内侘助・その他の男性
• 貴城けい - 陣内栄・その他の女性

2010年8月6日の『金曜ロードショー』での地上波初放送では、データ放送中にシーン毎の解説や豆知識など番組に連動した文字情報を紹介する試みが行われた。また、テレビ用に細田自ら再編集・再ダビングを行っている。視聴率は関東地区で13.1%であった（ビデオリサーチ調べ）。2012年7月20日には『金曜ロードSHOW!』で2回目の地上波放送が行われた。視聴率は前回を上回る14.1%を記録した（ビデオリサーチ調べ）。2015年7月3日には『バケモノの子』公開記念3週連続スペシャルの第1弾として、『金曜ロードSHOW!』で3回目の地上波放送が行われた。視聴率は11.8%を記録した（ビデオリサーチ調べ）。2019年7月19日には初の本編ノーカット版が『金曜ロードSHOW!』で放送された。