24-odcinkowy telewizyjny serial anime w oparciu o mangę został wyprodukowany przez studio J.C.Staff i wyreżyserowany przez Tatsuyukiego Nagaia. Scenariusz napisał Seishi Minakami, postacie zaprojektował Yuichi Tanaka, a muzykę skomponowała Maiko Iuchi. Anime było emitowane w Japonii między 3 października 2009 a 20 marca 2010. Pięciominutowy bonusowy odcinek został dołączony do oficjalnej książki wizualnej serii wydanej 24 lipca 2010. 29 października 2010 premierę miał również odcinek OVA.
21 października 2012 zapowiedziano powstanie drugiego sezonu zatytułowanego A Certain Scientific Railgun S. Emisja rozpoczęła się 12 kwietnia i zakończyła 27 września 2013, licząc łącznie 24 odcinki. Kolejny bonusowy odcinek został wydany 27 marca 2014.
Trzeci sezon, zatytułowany A Certain Scientific Railgun T, emitowano od 10 stycznia do 25 września 2020.
Od 1 sierpnia 2019 do 31 lipca 2023 dwa pierwsze sezony anime były dostępne na platformie Netflix. Prawa do dystrybucji trzeciego sezonu nabyło Crunchyroll.