電視動畫《涼宮春日的憂郁（2006年版）》是以日本輕小說家谷川流原作的輕小說《涼宮春日系列》改編的電視動畫，全14集。電視動畫以系列小說的第1冊《涼宮春日的憂郁》為標題，主要收錄了原作小說《涼宮春日的憂郁》全卷，以及《涼宮春日的煩悶》卷中的《涼宮春日的煩悶》、《神秘信號》、《孤島癥候群》，《涼宮春日的暴走》卷中的《射手座之日》，《涼宮春日的動搖》卷中的《Live Alive》、《朝比奈實玖琉的冒險Episode00》等短篇故事，以及原創故事《在雨中的某一天》。
在輕小說雜志《the Sneaker》2005年8月號（6月30日發售）的下期預告中最先出現了“重大發表”的字樣，此后在《the Sneaker》2005年10月號（8月30日發售）的涼宮春日特輯中公布“涼宮春日動畫版企劃進行中”的消息?！秚he Sneaker》2005年12月號（10月30日發售）上公布了涼宮春動畫版制作人員名單，而漫畫雜志《少年Ace》則在2006年1月26日公布了配音陣容。2006年2月3日，“涼宮春日的憂郁·SOS團電臺分部”開始廣播，由平野綾、茅原實里和后藤邑子獻聲。2006年3月8日，“SOS團官方網站”設立。2006年4月2日，動畫《涼宮春日的憂郁（2006年版）》在千葉電視臺開始播映。
電視動畫《涼宮春日的憂郁（2006年版）》獲得2006年第11回神戶動畫大賞的電視動畫部門的大獎和主題曲獎、2007年東京動畫Awards授予的電視動畫部門優秀作品賞。
阿虛
聲優:杉田智和
本系列作品的男主角，負責旁白和吐槽的角色。相貌普通、性格普通，一直以中規中矩既不出色也不出格的平凡學生定位的少年。但是與春日的相遇使他的生活不再平凡。因為對春日說了“沒有的東西也沒辦法”，而被卷進了SOS團的設立活動中。雖是即為普通的人類，卻因為被春日挑中而成為外星人、未來人和超能力者的目光焦點。
涼宮春日
聲優:平野綾
本系列作品的女主角。好勝心極強，有著唯我獨尊、旁若無人的性格。上了高中也不滿足于任何社團，在接受阿虛的建議后閃電成立了SOS團(讓世界變得更熱鬧的涼宮春日的團)。不知為何擁有能夠改變世界、使“愿望成真”的神力，引來外星人、未來人和超能力者的關切，但本人毫不知情，讓事情變得相當復雜。
長門有希
聲優:茅原實里
理所當然成為文藝社社長的唯一社員，在春日占據文藝社教室時也跟著入團。白皙的臉龐上欠缺表情，發型比一般妹妹頭還短一些，簡單說來就是神秘氣質的無表情女孩。其真實身份為資訊統合思念體所創造出來的對有機生命體接觸用人形聯系裝置，目的為觀察涼宮春日。起先還戴著眼鏡，卻因阿虛在某個事件中提到“戴眼鏡的女生不是我的型”，之后便不再佩戴。
朝比奈實玖瑠
聲優:后藤邑子
被春日強行拉進社團的學姐，是人稱“北高天使”的美少女。身型嬌小面容幼嫩，曲線更是一級棒。有一頭微微卷曲的褐色長發，還有雙幼犬般的水亮大眼。在SOS團擔任茶水專員，一開始春日強逼她穿上的女侍服，后來已養成習慣自動換穿。真實身份為負責監視春日而來到現代的未來人，意識受到操控，無法向現代人泄露未來資訊。
古泉一樹
聲優:小野大輔
在學期中轉學到北高，被春日定義為“謎之轉校生”而被拉入SOS團。有如陽光運動感少年的高瘦男子。真實身份是因春日之力而覺醒的超能力者，隸屬于“機關”，能在春日制造的閉鎖空間中化身紅色光球，與“神人”戰斗。無論面臨何種事件都以不讓春日制造閉鎖空間為第一優先，并看似樂在其中。
鶴屋學姐
聲優:松岡由貴
實玖瑠的同班同學，也是她“在這個時代認識的朋友”。個性開朗活潑，品學兼優。對于SOS團的活動總是鼎力相助。事實上鶴屋是個超級千金大小姐。另外，鶴屋家是“機關”的贊助者，個人也似乎察覺到了春日、長門、實玖瑠的異能，但仍滿足于SOS團活動，充分享受著贊助者的立場。
谷口
聲優:白石稔
阿虛的同班同學兼損友。在東中的三年都與春日同班。剛上高中時曾舉出幾項春日初中時的怪異行徑警告阿虛，但見到阿虛力挺春日各項活動的樣子，態度也轉為支持。
國木田
聲優:松元惠
阿虛的同班同學，初中時則是隔壁班，但上的是同一所補習班。因仰慕某人而進入北高，時常出現在谷口和阿虛的身旁。成績優秀，立有二年級專攻文科、三年級專攻理科的讀書計劃。相當配合SOS團的活動。
電研社社長
聲優:小伏伸之
在SOS團草創期間的頭號受害者，就是電腦研究社(簡稱“電研社”)社長，與文藝社為鄰簡直倒了八輩子霉，厄運連連。先是遭春日陷害，被春日拍下對實玖瑠的襲胸照片而賠上最新電腦，后來又被因為SOS團團徽而覺醒的資訊生命體附身，然后想在游戲對戰中靠作弊取勝也被長門戳破，但事后卻對能反制其作弊行動的長門相當尊敬。
朝倉涼子
聲優:桑谷夏子
1年5班中谷口最為推崇的A++美少女，總是笑容可掬，性格好得沒話說，黃金周后被選為班長。真實身份是資訊統合思念體為接觸有機生命體而制造的人形聯系裝置，思想屬于激進派，實際個性專斷獨行，會忽視統合思念體的判斷，以自己的方式摸索自律進化的可能性。曾為觀測涼宮春日的變化而企圖殺害阿虛，反而被長門所消滅。
喜綠江美里
聲優:白鳥由里
實玖瑠隔壁班的學姐，以SOS團咨詢室第一號客人之姿首次登場，請求SOS團為她尋找失蹤男友——電研社社長的下落。但事后聽社長說明，才發現兩人并無關系。真實身份同長門一樣是資訊統合思念體所創造出來的對有機生命體接觸用人形聯系裝置。
阿虛家
虛妹
聲優:青木靜香
阿虛的妹妹，小學五年級生，卻仍像個低年級生的小不點，學力和阿虛一樣不值一提，常會要求阿虛幫忙做功課。對家里的新成員三毛貓三味線愛不釋手。經常參加SOS團召集的活動。
三味線
聲優:緒方賢一
春日為拍攝自制電影而從長門的公寓后頭抓來的珍貴雄性三毛貓。被春日取了個不祥的名字并讓阿虛帶進家門后，便操著一副厚重嗓音(響亮的男中音)說起日語。滿口哲學性論調，讓阿虛啞口無言。說話能力和智慧似乎是因春日的愿望而得來，但在電影殺青后就不再開口，成為阿虛家的寵物、虛妹的玩伴。
機關成員
新川
聲優:大冢明夫
“機關”的一員，與森園生搭檔。在《孤島癥候群》中初次登場，身穿三件式西裝的年長紳士，實際年齡不明。
森園生
聲優:大前茜
“機關”的一員，與新川搭檔。在《孤島癥候群》中初次登場，身穿整齊女侍服的美麗女性，實際年齡不明。
多丸圭一
聲優:井上和彥
“機關”的一員，在《孤島癥候群》中初次登場。在孤島的時候是別墅的主人。
多丸裕
聲優:森川智之
“機關”的一員，在《孤島癥候群》中初次登場。在孤島和雪山的時候是多丸圭一的弟弟。
“我對普通的人類沒有興趣。你們之中要是有外星人、未來人、異世界來的人、超能力者，就盡管來找我吧！以上。”這位就是在開學的自我介紹中，發言驚爆的涼宮春日。對于平淡無聊的日常生活無法忍受的她，創立了一個不可思議的社團——讓世界變得更熱鬧的涼宮春日的團，通稱SOS團。
雖然同班同學阿虛、寡言讀書少女長門有希、萌萌學姐朝比奈實玖瑠、神秘轉校生古泉一樹等人都被她牽扯進來，但是阿虛以外的三人卻有著涼宮春日不知道的大秘密。
原作、構成協力：谷川流
原作插圖、角色原案：伊東雜音（いとうのいぢ）
導演：石原立也
剪接：重村建吾(Studio Gong)
系列演出：山本寬
系列構成：涼宮春日和愉快的伙伴們
角色設計·總作畫指導：池田晶子
機械設計：海老川兼武
美術指導：田村清輝
色彩設計：石田奈央美
攝影指導：田中淑子
音響指導：鶴岡陽太
原創音樂：神前曉
音樂制作：Lantis
企畫監制：安田猛、伊藤敦、八田英明
動畫制作：京都動畫
制作協力：Big Shot（ビッグショット）
出品：SOS團（角川書店、角川娛樂、京都動畫、The Klock Worx Company、Lantis）
動畫的播放順序與小說出版順序及故事發生的時序不一樣（DVD版收錄的次序則與故事發生的時序一樣），次回預告中阿虛所報的話數是電視臺的播放順序，而涼宮春日所報的話數才是原作故事真正的發生順序。在DVD版中，次回預告則改由長門有希擔任。
2006年版播放順序和正確順序
電視臺播放順序 原作故事時序 各話標題
(DVD收錄順序)
第01話 第11話 朝比奈實玖瑠的冒險 Episode 00
第02話 第01話 涼宮春日的憂郁Ⅰ
第03話 第02話 涼宮春日的憂郁Ⅱ
第04話 第07話 涼宮春日的煩悶
第05話 第03話 涼宮春日的憂郁Ⅲ
第06話 第09話 孤島癥候群(前編)
第07話 第08話 神秘信號
第08話 第10話 孤島癥候群(后編)
第09話 第14話 在雨中的某一天
第10話 第04話 涼宮春日的憂郁Ⅳ
第11話 第13話 射手座之日
第12話 第12話 Live Alive
第13話 第05話 涼宮春日的憂郁Ⅴ
第14話 第06話 涼宮春日的憂郁Ⅵ
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