2018年春アニメとして、関西テレビ（カンテレ）をホスト局に、TOKYOMXやAT-XおよびBS11、ついでにサガテレビとアニマックスでも放送。また、AbemaTVやAmazonビデオやYouTubeやあにてれなどで配信されている。初回放送は1時間枠で放送された。制作はP.A.WORKS。
さらにはビワハヤヒデ・ナリタタイシン・ウイニングチケットにスポットを当てたOVA『BNWの誓い』も制作されている。

1990年代後半の中央競馬を下敷きとして、北海道から転入してきたスペシャルウィークを主人公に、彼女が所属するチームスピカや黄金世代の面々がトゥインクル・シリーズを駆け抜ける様子を描く。

アニメ版キャスト

実況の赤坂さん（CV：明坂聡美）　
解説（CV：細江純子） / 第5話解説（CV：武豊）
※細江はJRA初の女性騎手の一人（1996年～2003年）で、現在は競馬解説者。武はJRAの現役騎手。
駿川たづな（CV：藤井ゆきよ）
トレーナー（CV：沖野晃司）　
東条ハナ（CV：豊口めぐみ）

この他、第2Rにて三冠ウマ娘の一人として、ミスターシービーが立ち絵のみ登場している。

サブタイトル

R	サブタイトル	モチーフとなったレース
1	夢のゲートっ！	'98バレンタインステークス
2	いきなりのデビュー戦！	'97年11月29日新馬戦
3	初めての大一番	'98弥生賞 / '98皐月賞
4	特訓ですっ！	'98NHKマイルカップ
5	ライバルとのダービー	'98東京優駿
6	天高く、ウマ娘燃ゆる秋	'98宝塚記念 / '88有馬記念 / '98毎日王冠
7	約束	'98菊花賞 / '98天皇賞（秋）
8	あなたの為に	'98ジャパンカップ / '99宝塚記念
9	スピカの夢	'99凱旋門賞
10	何度負けても	'99京都大賞典 / '99天皇賞（秋）
11	おかえりなさい！	'99キャピタルステークス
12	夢の舞台	'99ジャパンカップ
EX	響け、ファンファーレ！	'99有馬記念

サイドストーリー

毎週金曜日に配信される公式ラジオ番組『ぱかラジ！』で配信された、各話に付随する約10分間のボイスドラマ。アニメ出演組の描写を補完する内容が多い。

R	サブタイトル	あらすじ
1	走りたいように	サイレンススズカがスピカへ移籍するまでの経緯が語られる
2	目指せ！デビュー	ウオッカとダイワスカーレットがトレーナーにアピールする
3	ふたつの星	トウカイテイオーがスピカへ加入するまでの経緯が語られる
4	わたしのレース！	ハルウララの高知でのデビュー戦が描かれる
5	ダービーに出るということ	日本ダービーに臨む面々をキングヘイローが偵察しようとする
6	これからも	なし崩しに加入したスピカでの今後に迷うメジロマックイーン。マチカネフクキタルが占う彼女の未来は…
7	メッセージ	入院したスズカを見舞うウマ娘たちの話
8	未来	有馬記念（'98年）に臨むグラスワンダーにマルゼンスキーがアドバイスをする
9	サプライズ	スペとグラスのため、ヒシアマゾンとフジキセキの寮長コンビが奮闘する
10	ライバルたち	闘志を持て余すエルコンドルパサーとテイエムオペラオーの、青春の一頁
11	もう一度、一緒に	スズカ復帰に逸るメジロライアン、ウイニングチケットに釘を刺すナイスネイチャの胸中とは…
12	遠い場所で	来日したブロワイエの、束の間の骨休め。仏語が飛び交う異色の回
EXTRA	まだ見ぬ夢	WDTへの出走が決まったオグリキャップ。難しい顔のタマモクロスをイナリワンが問い詰めると…

余談

ほとんどのウマ娘の名前は実際のJRAの競走馬からとられたが、地方競馬からハルウララ（高知競馬所属）が、地方からJRAに移籍した馬ではオグリキャップ（岐阜県・笠松競馬出身）とイナリワン（東京・大井競馬出身）がいる。
放送を請け負っているテレビ局のうち、BS11は土曜と日曜のお昼はJRAの中継を放送している（ただし午後3時台は土曜はBSテレビ東京、日曜はBSフジが放映権を得ているためその絡みで放送なし）。また、ホスト局のカンテレは日曜午後3時台にJRAの競馬中継である「KEIBA BEAT」を製作･放送しており、東海テレビ、テレビ西日本、テレビ新広島、鹿児島テレビ、石川テレビなどで放送している（ただし中京競馬場での開催日は東海テレビが、小倉競馬場での開催日はテレビ西日本が、それぞれ制作を担当）。さらにTOKYOMXでは地方競馬の大井競馬の実況中継を行うことがある。
富山県では、どの放送局も放送しなかった。これはP.A.WORKS制作テレビアニメの第1作目に当たる『truetears』以来。ただし『truetears』に関しては後に富山テレビ（カンテレのお友達でもある）で放送したのだが、今回ばかりはどの放送局も放送していない。
アニメ放送中に元ネタのスペシャルウィーク号（4月27日没）とテイエムオペラオー号（5月17日没）が天に召されている。又中の人は2人ともコメントしている。（当該記事参照。）
第1Rの冒頭で「実際の競走馬の物語をモチーフとし、事実に基づいた表現を心掛けたフィクション」というテロップが流れた。その通り、アニメでは主に、スペシャルウィーク・サイレンススズカ・エルコンドルパサー・グラスワンダー・セイウンスカイといった面々が活躍した、1998年から1999年頃の中央競馬を中心に描かれている。但し、当時外国産馬に出場資格がなかった一部のGIレースに、「外国からの帰国子女」であるエルコンドルパサーが出場していたりと、「if」展開も織り交ぜている。
第5R「ライバルとのダービー」では、第65回日本ダービー（1998年6月7日）が取り上げられ、当時スペシャルウィーク号に騎乗し、自身初めて日本ダービーを制覇した武豊が、解説者として出演している。
第7R「約束」では主な題材として、日本競馬史において「沈黙の日曜日」と称される第118回天皇賞（秋）（1998年11月1日）が取り上げられたが、その際、国内最大級の競馬情報サイト「netkeiba.com」に掲載されているサイレンススズカ号のページへのアクセス数が急増。サイト内競走馬アクセスランキング1位を記録した。奇しくも故障事故から20年という節目の年であったことも相まって、その関心の強さが窺える。
最終話である第13R「響け、ファンファーレ！」では、JRAブランド広告の一環として2015年に制作された、「夢の第11レース」から着想を得ている（出走メンバーに一部変更あり）。
ウマ娘のアニメ化と同調するかのように、2018年の中央競馬では、ウマ娘化された競走馬に縁のある騎手2人が悲願を達成している。第5Rで取り上げられた第65回日本ダービーにてキングヘイロー号に騎乗した福永祐一（このレースがダービー初騎乗）は、アニメ放送後の2018年5月27日に行われた第85回日本ダービーにてワグネリアン号に騎乗し優勝、初騎乗から20年、初ダービーがアニメ化された年に、19回目の挑戦にして自身初のダービー制覇。またテイエムオペラオー号の手綱を握り続けた和田竜二も、6月24日の第59回宝塚記念でミッキーロケット号に騎乗し優勝、2001年天皇賞(春)以来、実に17年ぶりに中央競馬G1を制覇している。
ブルーレイ（ボックス）では、レースシーンの実況を「本編」の明坂から本職のアナウンサーに差し替えたものを映像特典という格好で収録している。メンバーは以下のとおり。
- 第1コーナー:吉原功兼（関西テレビ）
- 第2コーナー:馬場鉄志（元・関西テレビ）
- 第3コーナー:吉田伸男（元・フジテレビ）
- 第4コーナー:中野雷太（ラジオNIKKEIスポーツ情報部長（当時。現報道・スポーツ局長））

オリジナル名のウマ娘

海外の競走馬である等、諸事情で名前の使用許諾を取れなかったとみられる馬について、それらをモデルにしたと思われるオリジナルのウマ娘が登場している。【】はモデル競走馬と考えられる馬。
キンイロリョテイ【ステイゴールド】（CV：？）
クイーンベレー【ランドエース】（CV：赤崎千夏）
サンバイザー【サンフレア】（CV：釘宮理恵）
ブロワイエ【モンジュー】（CV：池澤春菜）

Season2

season1から引き続き登場するチームスピカの面々に加え、新たにチームカノープスやミホノブルボン、ライスシャワーなどが登場。
そんな彼女たちを交えつつ、トウカイテイオーとメジロマックイーンの2人を主人公として、ウマ娘たちが時に栄光を手にし、時に怪我や風評・挫折といった負の側面と向き合いつつ、トゥインクル・シリーズを駆け抜けていく様を描く。

2020年9月22日に制作構想が明らかにされた。この時は2021年中にも放送したいとのことだったが、同年12月19日には具体的な放送時期が明らかにされた。
2021年冬アニメとして放送され、ネット局はSeason1と共通。
制作会社はスタジオKAI。Season1のP.A.WORKSも制作協力としてクレジットされている。
よく見るとタイトルロゴのキャラがスペちゃんからテイオーになっている。
なお、本作よりナリタブライアンの声優が一期で同キャラを務めた相坂優歌から後任の衣川里佳へと変更となった。

サブタイトル

R	サブタイトル	モチーフとなったレース	アイキャッチウマ娘
1	トウカイテイオー	'84東京優駿、'91東京優駿	トウカイテイオー
2	譲れないから！	'91菊花賞	メジロマックイーン
3	出会い	'91有馬記念、'92阪神大賞典	シンボリルドルフ
4	TM対決！	'92産経大阪杯、'92皐月賞	ナイスネイチャ
5	無敗と連覇	'92天皇賞(春)	イクノディクタス
6	なんのために	'92宝塚記念、'92菊花賞、'92有馬記念	メジロパーマー&ダイタクヘリオス
7	祝福の名前	'93産経大阪杯、'92天皇賞(秋)、'92東京優駿	ライスシャワー
8	ささやかな祈り	'93天皇賞(春)	ミホノブルボン
9	ストップウォッチ	'93東京優駿、'93宝塚記念	キタサンブラック&サトノダイヤモンド
10	必ず、きっと	'93七夕賞、'93オールカマー	ツインターボ
11	この気持ちって	なし	マチカネタンホイザ
12	ふたり	'93菊花賞	ビワハヤヒデ
13	夢をかける	'93有馬記念	トウカイテイオー&メジロマックイーン

オリジナル名のウマ娘

諸事情で名前の使用許諾を取れなかったとみられる馬について、それらをモデルにしたと思われるオリジナルのウマ娘が登場している。【】はモデル競走馬と思われる馬。
リオナタール【レオダーバン】（CV：青山吉能）
シダーブレード【シャコーグレイド】（CV：なし）
カニアペラシオン【カミノクレッセ】（CV：河上明日香）
ダイサンゲン【ダイユウサク】（CV：原優子）

1st Anniversary Special Animation

ゲームアプリ版のリリース1周年を記念して制作されたショートアニメ。2022年2月22日に公開。
『Season2』最終話を引き継ぎ、キタサンブラックとサトノダイヤモンドの視点から、新入生歓迎に沸き立つトレセン学園（と平常運転のチームスピカ）のとある一日を描く。
特設サイト

Road to the Top

2022年11月6日、TVアニメとは異なるアニメーションシリーズとして、Road to the Topの制作が告知された。
こちらはチームスピカではなく、ナリタトップロード、テイエムオペラオー、アドマイヤベガを中心とした作品になっている。
制作はスタジオKAIではなく、Cygamesの子会社であるCygamesPicturesが担当している。
また、こちらはこれまでと違いテレビ放送ではなく、ウマ娘の公式YouTubeチャンネルであるぱかチューブっ!内にて2023年4月16日から配信予定。

Season3

2022年11月6日、第三期の制作が発表され告知動画も公開され、2023年2月22日にTVアニメの放送が2023年内に放送予定とアナウンスされた。主役はSEASON2にて主役キャラであったトウカイテイオーとメジロマックイーンに憧れたキタサンブラックとサトノダイヤモンドとなっている。制作はSEASON2から引き続きスタジオKAIが担当しており、スタッフもほぼ同じ。

余談　

本作は一応学園ものであり、キャラにはそれぞれ中高生のいずれかの所属と学年が設定されているのだが、時間が経過しても進級や成長はしない、いわゆるサザエさん時空となっている。　
しかしながら、そういったルールが適用される作品のほとんどが「季節の移りゆきは描いても、明確に一年経ったかとかはぼやかされる」のに対し、本作は史実ネタを描く関係上、年数の経過は明確に描かれるため、「確実に3年経ったのに進級や成長はしない」「一方、トウカイテイオーの回想やキタサンブラックなどの小学生として描かれるキャラだけは年の経過に従って成長する」という奇妙な現象となっている（このような年の経過はするが、キャラの成長するかはご都合主義とされる作品は、本作以外にはこち亀などもあるが）。
なお、作中のカレンダーは主役キャラが実際にそのレースに挑戦した時のものと同一になっている（例. スペシャルウィークが一期10話で挑んだ秋の天皇賞は1999年と同じ、10/31の日曜となっている）。

Season2の本放送終了後、TBS系列局･テレビ東京系列局各約1局ずつでも（2シーズン全て）放送された事があるが、これらの放送局所在地もまたJRAの競馬場を控えている。ちなみにTBS系列局についてはラジオ番組「GOGO競馬サンデー!」の放送を行っており、テレビ東京系列局に関してはKBS京都の土曜午後3時台の競馬中継「うまDOKI」の放送を請け負っている。