电视动画《刀剑神域》改编自<a href="./?mention=川原砾">川原砾</a>著作、<a href="./?mention=abec">abec</a>插画的同名轻小说，动画由<a href="./?mention=伊藤智彦">伊藤智彦</a>担任导演，<a href="./?mention=A-1 Pictures">A-1 Pictures</a>负责动画制作。于2011年10月2日举办的“电击文库 秋之祭典2011”活动上发表了TV动画化的消息。于2012年7月7日—2012年12月22日在<a href="./?mention=TOKYO MX">TOKYO MX</a>、<a href="./?mention=栃木电视台">栃木电视台</a>、<a href="./?mention=群马电视台">群马电视台</a>、<a href="./?mention=神奈川电视台">神奈川电视台</a>首播，全25话。<br/>特别篇《<a href="./?mention=刀剑神域 Extra Edition">刀剑神域 Extra Edition</a>》由<a href="./?mention=伊藤智彦">伊藤智彦</a>担任导演，于2013年12月31日播出。<br/>第2期《<a href="./?mention=刀剑神域Ⅱ">刀剑神域Ⅱ</a>》由<a href="./?mention=伊藤智彦">伊藤智彦</a>担任导演，于2014年7月5日—2014年12月20日播出。全24话。<br/>剧场版《<a href="./?mention=刀剑神域：序列之争">刀剑神域：序列之争</a>》由<a href="./?mention=伊藤智彦">伊藤智彦</a>担任导演，2017年2月18日在日本上映。<br/>外传《<a href="./?mention=刀剑神域外传 Gun Gale Online">刀剑神域外传 Gun Gale Online</a>》由迫井政行担任导演，于2018年4月7日—2018年6月30日播出，动画由<a href="./?mention=Studio 3Hz">Studio 3Hz</a>负责动画制作。全12话。<br/>动画第3期《<a href="./?mention=刀剑神域 Alicization">刀剑神域 Alicization</a>》由<a href="./?mention=小野学">小野学</a>担任导演，上半段于2018年10月6日—2019年3月30日播出。下半段《<a href="./?mention=刀剑神域 Alicization War of Underworld">刀剑神域 Alicization War of Underworld</a>》第1部分于2019年10月12日—2019年12月28日播出，第2部分于2020年7月11日起播出。全47话（除总集篇和特别节目以外）。<br/>剧场版《<a href="./?mention=刀剑神域：进击篇·无星之夜的咏叹调">刀剑神域：进击篇·无星之夜的咏叹调</a>》由河野亚矢子担任导演，于2021年在日本上映。