《中二病也要談戀愛》有兩季都是12話，壹***有兩部劇場版。
電視動畫《中二病也要談戀愛！》改編自日本小說家虎虎原作的同名輕小說。電視動畫是在原作小說的基礎上將進行的二次創作，故而動畫劇情和人物設定上與原著有相當大的差異。電視動畫***2期，另有劇場版1部。
2011年12月28日，京都動畫宣布《中二病也要談戀愛！》動畫化的消息 。2012年7月10日，動畫官網正式開啟。電視動畫於2012年10月3日開始播放，全13話。其中起初TV未放送的第13話收錄在DVD&BD第7卷中，並於12月25日聖誕節首次電視播出。在中國臺灣地區，電視動畫《中二病也想談戀愛！》於2013年12月10日在Animax頻道播放。
在2013年3月27日，隨《玉子市場》最終話公開了《中二病也要戀愛！》特報CM，而在同年5月10日發售的動畫資訊雜誌《Newtype》2013年6月號上推出了帶有“TV動畫第二期制作決定”字樣的海報，《中二病也要談戀愛！》動畫第二期的正式發表。
2013年6月9日，動畫官網發表了劇場版動畫《小鳥遊六花·改~劇場版中二病也想談戀愛！~》上映的消息。影片在2013年9月14日在全日本27家影院小規模上映。劇場版以六花的視角展開，包含第1期總集篇，另三分之壹為新作劇情（包含涉及到第2期的過渡劇情）。
動畫第2期《中二病也要談戀愛！戀》，於2014年1月8日播放。
2018年1月6日，原創劇情的劇場版動畫《中二病也要談戀愛！ -Take On Me-》上映。