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L'annonce de l'adaptation animée a été faite en novembre 2011, et la première saison a été diffusée d'avril à juin 2013 après une diffusion anticipée sur Niconico Live à partir de mars.

Le producteur Reiichi Aoki a demandé à Keitarō Motonaga de réaliser la série après avoir relu les précédents tomes et avoir eu, en lisant le tome 2, une impression proche d'un kaijū ; le réalisateur a accepté immédiatement.

Lors de l'audition pour le rôle de Kurumi Tokisaki, l'équipe de production a été conquise dès qu'Asami Sanada a prononcé une seule phrase, ce qui lui a valu le rôle.

Ayana Taketatsu, qui interprète Kotori Itsuka, a expliqué avoir eu du mal à incarner les deux facettes du personnage (mode blanc et mode noir) lors de la première saison, mais que cela lui est devenu plus naturel au fil des saisons suivantes et du film.

Entre la première et la deuxième saison, le studio d'animation a changé : d'anciens membres du studio AIC ont fondé la nouvelle société Production IMS pour prendre en charge la saison 2, tandis que la chaîne de diffusion BS est passée de BS Fuji à BS11.

À partir de la troisième saison, la production de l'animation a été confiée à J.C.Staff, puis à Geek Toys pour la quatrième saison, et la diffusion dans la région de Chūkyō a également changé plusieurs fois au fil des saisons.

La production de la quatrième saison a été motivée en partie par la forte popularité de la série en Chine ; sa diffusion, initialement prévue pour octobre 2021, a été repoussée à 2022 pour diverses raisons.

La ville de Machida a été désignée comme lieu de pèlerinage pour cette série dans le classement « 88 lieux sacrés de l'anime au Japon » établi par l'Association du tourisme animé, et plusieurs collaborations avec la mairie de Machida ont eu lieu autour de la diffusion des saisons IV et V.