『氷菓』(ひょうか)のタイトルで、2012年4月から9月まで独立局他にて放送された。テレビシリーズ22話とOVA1話の全23話構成。原作は当時刊行されていたシリーズ5作のうち『ふたりの距離の概算』を除く4作(『氷菓』『愚者のエンドロール』『クドリャフカの順番』『遠まわりする雛』)と、放送当時単行本未収録だった短編「連峰は晴れているか」(後に『いまさら翼といわれても』に収録)で、OVAのみ著者が手掛けたアニメオリジナルプロットである。
制作を京都アニメーションが手掛け、2003年の『フルメタル・パニック? ふもっふ』および2005年の『フルメタル・パニック! The Second Raid』と同じく、武本康弘が監督、賀東招二がシリーズ構成を担当している。
本作はシリーズを時系列順に構成し、その中で大筋においては原作を踏襲しているが、古典部の部室の場所など、原作から変更されている部分も一部存在する。最も大きな変更点は作中の時代設定で、原作の2000年から放送年と同じ2012年に変更されている。それに伴い「33年前の真実」がアニメでは「45年前の真実」となり、関係者の年齢もそれに合わせて変更されている。前述の理由もあり、アニメオリジナルシーンが増えているエピソードもある(例・12話で、あるキャラクターが初音ミクのコスプレをしているシーンなど)。