2004年7月4日から12月26日までTVシリーズ1期『蒼穹のファフナー』がテレビ東京ほかで放送された。全26話。1期では少年少女達の日常が人類の存亡を賭けた戦いへと転じ、敵性存在との接触を経て、最終的には普通の中学生としてのドラマに帰結する物語が描かれた[2]。

2005年12月29日、TVシリーズの前日談に当たる『蒼穹のファフナー RIGHT OF LEFT』（そうきゅうのファフナー ライト オブ レフト）がテレビスペシャル番組としてテレビ東京他で放送。TVシリーズ1期の少し前に竜宮島で起こった悲劇が描かれた。「RIGHT OF LEFT」には、「去り行く者達（LEFT）の権利（RIGHT）」という意味が込められている。平成18年度（第10回）文化庁メディア芸術祭審査委員会推薦作品を受賞。

2010年12月25日、長編アニメーション映画『蒼穹のファフナー HEAVEN AND EARTH』（そうきゅうのファフナー ヘブン アンド アース）がシネマサンシャイン池袋他全国10館で公開。TVシリーズの2年後（2148年）を舞台に、TVアニメ2期『EXODUS』に繋がる物語が描かれた。キャッチコピーは「命をもったフェストゥム 人になりたかった… そう皆城総士という名の人間に だから俺はここに来たんだ」。映画公開記念として2010年12月18日にはTVシリーズのオールナイト上映会も実施された。ぴあ初日満足度ランキング（ぴあ映画生活調べ）では第2位になるなど小規模公開ながら高評価されている。2019年1月18日より4DXバージョンが上映。

2015年、TVシリーズ2期『蒼穹のファフナー EXODUS』[3]（そうきゅうのファフナーエグゾダス）が制作され、MBSをキー局とするアニメ枠『アニメイズム』（TBS・CBCおよびBS-TBS、ほか）にて、1月より4月まで第1クールが放送され[4]、10月より12月まで第2クールが放送された。全26話[5]。また、今シリーズからBS-TBSで全国無料放送が実現されたものの、地上波での放送地域は縮小された。2期では劇場版（第二次蒼穹作戦）の流れを踏まえ、混迷の只中にある西暦2150年を起点とした世界を舞台とし19歳に成長した一騎と総士に迫る生存限界とその帰結を中心にした物語が描かれた[6]。歴代シリーズで脚本を手がけてきた冲方丁、メカニックデザインを手がけてきた鷲尾直広などが制作に関わった。

2016年12月29日、『蒼穹のファフナー THE BEYOND』の制作が発表され、2019年からBlu-rayおよびDVD発売と劇場での先行上映が行われている。