电视动画《三次元女友 REAL GIRL》改编自那波麿于著作的同名漫画，于2017年11月13日宣布了动画化的消息。动画由Hoods Entertainment负责制作，第一期于2018年4月3日至6月19日每周二在日本电视台首播，中国大陆由爱奇艺独家正版发布，全12话。
动画第二期于2018年6月20日宣布了制作决定的消息，动画继续由Hoods Entertainment负责制作，于2019年1月8日至3月26日每周二在日本电视台首播，中国大陆由爱奇艺独家正版发布，全12话。
高中三年级的筒井光是所谓的御宅族少年。
只要有游戏或动画里的二次元女生的话，感觉就能独自一人生活了……
但是，他突然被超绝3D（现实）美少女·五十岚色叶告白，并开始了和她的交往！
在被奔放的色叶玩弄于股掌之间的同时，筒井也逐渐爱上了她……
制作人员
• 原作：那波麿于《三次元女友 REAL GIRL》（讲谈社《KC Dessert》刊）
• 监督：直谷隆
• 副监督：浅见松雄
• 总编剧：赤尾凸
• 角色设计：栗田聪美
• 总作画监督：栗田聪美、安田祥子
• 道具设计：露﨑蓝
• 美术监督：松宫正纯
• 美术设定：小崎弘贵
• 色彩设计：长泽谅司
• 摄影监督：久野充博
• 音响监督：伊藤巧
• 音响效果：白石唯果
• 音响制作：HALF H·P STUDIO
• 音乐：Akiyoshi Yasuda
• 动画制作：Hoods Entertainment
角色配音
参考资料
各话制作
episode☆1 关于我与她相遇的那件事。
剧情图片 御宅族的高中三年级学生筒井光正在经历着高中生活中的第一次迟到。同时迟到的还有五十岚色叶这个有着与男生关系混乱传言的筒井非常讨厌的三次元女生。作为迟到的惩罚两人要在午休期间打扫泳池。色叶在打扫泳池时的表现如同传言般的一样，但是周日帮助了被同年级女生捉弄的筒井和他的阿宅朋友伊东的居然是色叶。筒井看到色叶无偏见地对待初次见面的伊东，便对她改观了。然后，筒井在学校目击到了色叶被两个男生包围的现场。看见不情愿的色叶被空手道男生强硬拉走，筒井冲了出去反被狠狠揍了一顿。第二天，色叶在教室对满脸青肿的筒井发起了告白「和我交往吧」……。
episode☆2 关于我的贞操遭遇危机那件事。
剧情图片 再次向色叶说出「请和我交往吧」告白的筒井。虽然两人开始了交往，但是色叶半年后就要转学了。校内闻名的色叶居然和御宅族又性格阴沉的筒井开始了交往的传言在校内流传开来。无论是初次与女生交往还是初次成为话题人物，筒井都因此非常动摇……某天，筒井看见了之前和色叶很亲密地走在一起的帅哥并上前搭话。筒井因为地位很高的帅哥医生与自己的差别而无法隐藏自己的嫉妒。在学校里被色叶叫出来的筒井，被告知那个医生并不是男朋友只是主治医师，其实色叶有着很严重的疾病！？
episode☆3 关于我和现充遭遇别扭那件事。
剧情图片 看到色叶为自己送的生日礼物在高兴着，不禁感觉到最近自己有点得意忘形的筒井。害怕失去初心的筒井为了让自己冷静下来，却无法好好表达自己的感情而激怒了色叶。从来没有恋爱经验的筒井，找来了同班的女生石野一起商量。筒井面对石野也一点都不会心跳加速地在对话着，而石野却被误解了这二人的色叶所缠上了。为自己误解和动摇感到羞愧的色叶，筒井也承认道感到不安的应该是我自己……
episode☆4 关于我阴暗时期的那件事。
剧情图片 某天早晨，在自己的鞋柜里发现了一封情书的筒井。对于内容上写着「午休时请来一趟体育馆的后面」感到有不好的预感。果不其然，出现的是个男生，并威胁筒井把色叶让给自己。表示拒绝的筒井再一次遭到了一顿殴打。不想让色叶和伊东担心的筒井以感冒为借口提早回家了。在公园里发呆着的筒井遭到了一个与自己哥哥走丢的小女孩搭话了，但是那个哥哥居然是午休时的男生·高梨。再一次进行了对话的二人，过程中高梨让妹妹大声哭喊，而筒井也被刚好在附近巡逻的警察给抓捕了。因为诱拐儿童的嫌疑而被警察详细地问着话的筒井。第二天学校中便传开了这个传闻……
episode☆5 关于我想营造夏日回忆那件事。
剧情图片 因为有诱拐小女孩的嫌疑，筒井在学校被误认为是萝莉控而遭到了指指点点。偶然一次，色叶得知了这一切都是高梨的阴谋，但仅仅只是满足于色叶和伊东对自己的信任的筒井觉得误解不解开也没问题。另一边，高梨因为在意看似没受到自己的阴谋所影响的筒井而主动找他搭话了。筒井叫他别对自己周围的人出手，并拜托他解开母亲和弟弟，以及石野对自己的误会就可以了。筒井周围的生活由于高梨的道歉也恢复了宁静……
episode☆6 关于我的道歉方式的那件事。
剧情图片 因为一些小事而吵架了的筒井和色叶。筒井不明白色叶为什么在生气。筒井想要以卑屈的态度弥补过失，却加深了二人之间的误解。筒井以请教对色叶的道歉方式为由邀请了伊东去吃午饭却被「有要事」而拒绝。筒井猜想最近伊东好像经常说有要事应该是在考虑自己的感受，向伊东道歉后却反而惹怒了他……因为空转了一场而陷入绝望的筒井，不知不觉想起了初中时代与伊东初次见面的事情……
episode☆7 关于我和两个女孩的那件事。
剧情图片 看见筒井和绫户在开心聊天的色叶，内心产生动摇。虽然找石野商量了，发现自己是在吃醋的色叶为了面对自己的感情而把筒井喊了出来，但是在说话途中却逃跑了。就在这时，色叶刚好看见了在花坛被路过的女生不小心泼了脏水的绫户，递给了她一条手帕。和绫户说过话发现她是好女生的色叶，为吃醋一事向她道歉和解了。另一方面，还未知道这二人和好了的石野向筒井追问了他与绫户的关系，但拿着西红柿的绫户本人却出现在了他们面前……
episode☆8 关于露营对于我是难题那件事。
剧情图片 由于石野强硬的提议，筒井6人突然决定了要去露营。实际上露营地点有石野叔父的别墅，去帮忙打扫的话石野好像能得到零花钱。筒井因为在初中时代的林间学校没有美好回忆而失去干劲。在石野的斯巴达式方法之下完成了打扫的一行人，分工开始了烧烤的准备。筒井和色叶负责设置烧烤架，石野和高梨负责肉的准备，伊东和绫户负责清洗蔬菜水果。虽然筒井他们第一次感受到了烧烤和吃完后的河边玩耍的快乐，但是伊东和绫户和色叶的样子好像有点奇怪……
第9话 关于我们擦肩而过的那件事。
剧情图片 露营当晚，色叶听到了绫户的告白而跑出了小木屋。筒井拿着手电筒来到木屋附近寻找，在林子深处找到了坐在地上的色叶并将她带回了小木屋。筒井为了和色叶重归于好而到处寻找着方法，色叶却对他说「筒井你不明白的话就让我来思考该怎么做吧」。第二天早上，想在大家醒来之前一个人去医院的绫户离开了小木屋，伊东却追上来说道「我送一下你吧」。在回家的电车中，绫户觉得自己搅乱了筒井和色叶之间的关系以及搞砸了整个野营而感到十分失落。虽然绫户作好了会被拒绝的决心准备向筒井告白……
episode☆10 关于我表白的那件事。
剧情图片 筒井为了告诉她表白的答复而把她叫到了花坛边上。筒井对绫户说出了自己对色叶的感情，实际上色叶也被叫到了那个地方。筒井将躲在树丛的隐蔽处听着两人对话的色叶带到了花坛处，并对绫户表达了自己喜欢的人是色叶这件事。绫户明白了筒井的答复，同时筒井也与色叶和好了。在回家路上，伊东对筒井躲避了对于绫户的表白而感到生气这件事道了歉，并告诉他自己也有了喜欢的女生。想追问到底的筒井，久违地将伊东邀请到了自己家里……
episode☆11 关于我在意好友恋情的那件事。
剧情图片 伊东想邀请筒井周日去看喜欢的剧场版动画。但是筒井好像有事于是他提议伊东去邀请绫户。放学后，下定决心邀请绫户去看电影的伊东来到了花坛。筒井想从教学楼上观察一下情况而偶然看到了伊东的表情，终于发现伊东喜欢的人原来是绫户。周一听着伊东和绫户两人说著电影感想的筒井。筒井在意着高兴地手舞足蹈的绫户与相反表现的伊东。筒井想要帮助自己好友·伊东的恋情……
episode☆12 关于我和她的恋爱方式那件事。
剧情图片 在与色叶一起回家的路上，筒井突然在色叶家门前被一个男子给殴打了。男子是色叶的弟弟·千夏，因为担心色叶而从留学过程中回来了。第二天，千夏在校门口等待着筒井。前一天所打坏的筒井的眼镜拿到店里修理好后还了回去的千夏，将筒井带到了咖啡厅。千夏对色叶与筒井这样不起眼的男生交往感到非常不服气，想让他放弃这段没有意义的恋情。感到不甘心却又无法反驳的筒井。石野听闻了筒井的烦恼后提议他将戒指作为礼物送给色叶。筒井为了买到戒指而瞒着色叶偷偷开始做起了兼职……
episode☆13 关于我们踏入现充世界那件事。
剧情图片 与学校第一美少女·五十岚色叶进行着期限交往的宅男阴暗高中生·筒井光虽然很少也交到了朋友，过上了与以往不同的充实的现充生活。就在文化节即将到来的某天，筒井通过抽签被迫当上了班级的文化节实行委员。听闻绫户也是实行委员的伊东也决定担任实行委员。伊东觉得会不会是自己看了与色叶开始交往的筒井后也发生了某些改变，并决意向绫户告白。与此同时，筒井的班级还是不能决定下来要出展的摊位，石野头脑一热提出了女仆咖啡厅的建议……
episode☆14 关于文化节中重要角色那件事。
剧情图片 由于自己的过失而导致文化节的准备没赶上进度，筒井和伊东在彻夜进行着准备工作。就在以为已经赶不上文化节的时候，以石野为首的同班同学前来帮忙。令人意想不到的多人共同合作让筒井感觉到了青春。顺利地完成准备工作后，文化节也终于开始了。伊东在班级出展的女仆咖啡厅上看到绫户的女仆装后感到非常害羞，却在被她夸奖自己努力的样子后找回了自信。与此同时，要出场选美大赛的色叶，出现在了作为总负责人处理各种问题的筒井面前。而后筒井告诉色叶自己成为了选美大赛的审查委员……
episode☆15 关于家里发生的意料之外的事。
剧情图片 与色叶一起在家庭餐厅的筒井发现了一对在别桌的可疑情侣。他在那里看到的是与年轻的像是白领一样的女性在一起的自己父亲·充。筒井看到平时认真工作只有研究胶水这一兴趣的父亲意料之外的一面而感到惊讶，决定不告诉母亲这件事。第二天，母亲·纪江告诉了筒井父亲有可能出轨这件事。面对泪流满面的纪江，充以「对不起」这一句话就打发了也没有再多的解释。准备好离婚申请书的纪江告诉他们要将两个儿子的其中一个带回娘家。为之震惊的筒井与弟弟·薫。纪江的老家是北海道的长万部……
episode☆16 关于我父母的恋爱秘闻那件事。
剧情图片 为了避免与母亲去长万部的筒井。色叶在商店街的章鱼烧店看见了筒井的父亲·充，没想那么多就向他打了招呼。面对一脸茫然不知所措的充，色叶回答道牵绊没有那么容易就消失。筒井和色叶听闻了担心自己给筒井家添麻烦而来上门道歉的父亲的出轨对象（！？）的白领·河野的话语。虽然河野对父亲·充的确抱有好感，但是这也是在工作方面上而已，她觉得如果是吃饭的话应该就没问题。一开始当然是被充果断拒绝了，而河野还是盛情地邀请了他，听闻整个事情来由后的筒井和色叶果然松了口气……
episode☆17 关于绫户的新烦恼的那件事。
剧情图片 绫户在上初中之前还是普通地过着悠闲的人生。在初二的时候喜欢上了少年漫画中的配角而完全迷上了二次元世界。然而当她察觉的时候发现身边的朋友都离她远去，绫户也躲进了只有自己一个人的自我世界。进入高中后，让绫户走出自己的自我世界的是筒井和伊东。而在拒绝了伊东的表白后绫户再次回到了自己的自我世界，但她还是鼓足勇气追上伊东并说出了自己真正的感情。
episode☆18 关于我朋友·石野恋爱那件事。
剧情图片 看到绫户遭到同级生嘲笑的石野。二话不说就上去跟他们争辩起来，就在马上要演变成打架事态的时候高梨出来制止了。而后高梨为了安慰闹情绪的石野而邀请她去约会。就在带她去拉面店后，不满道这根本就不是约会的石野，面对这样的她，高梨说出了要不要来一场真正的约会。几天后，来到水族馆的石野和高梨撞见了高梨的妹妹·小杏和筒井的弟弟·薫正在约会。对说谎出门的小杏感到生气的高梨打算中止与石野的约会而将小杏带回家。然而小杏拉着薫的手逃了出去……
episode☆19 关于让我烦恼的女友邀请的事。
剧情图片 某天，筒井看到伊东在找高梨商量着些事情。筒井非常在意没来找身为好友的自己商量的伊东，便去找高梨询问谈话的内容。然而高梨只和筒井他说了伊东商量的内容你根本解决不了。还没有了解原因的筒井无法像平常一样对待伊东。见此状的伊东也对为自己担心的筒井道歉，并对他说了自己找高梨商量的烦恼事。筒井听完了伊东的烦恼事后变得有些安心，但色叶却对他说了想在下次的连休进行一起过夜的旅行……
episode☆20 关于算是朋友的暧昧的那件事。
剧情图片 听闻了母亲被送进了医院的高梨马上赶往了医院。虽然母亲只是在工作中在梯子上摔下来导致脑震荡这一轻伤，但是也还是需要3天的住院。高梨为了妹妹·小杏而前往超市购买晚餐的食材，而在途中遇见了石野。石野听闻了高梨家的事情后，想要以朋友的身份提供帮助，因此决定帮忙制作当天的晚餐。准备晚餐的石野和高梨却一直在争吵。在小杏的邀请下石野也一起共进晚餐，当她在讲到下次连休准备与樱田一起出门的事情时，高梨却说道不要去……
episode☆21 关于我高中无悔选择的那件事。
剧情图片 筒井等人听闻了在连休中开始交往了的高梨和石野的事情。而伊东也向筒井说了连休中在绫户家里发生的事情。第二天，聚集在中庭的一行人祝福了开始交往的高梨和石野后便开始讨论毕业后的方向。令人意外的是高梨和伊东都有很好地考虑自己的方向。即使筒井提到的方向尽量不与色叶扯上联系，他同时也感觉到与色叶的时间真的越来越少了。周围的人都在努力于准备考试，而筒井却非常的在意色叶。教导高梨学习的筒井，听闻了高梨所说的「因为不想后悔所以会在剩下的时间里做自己想做的事情」后，下定了某个决心……
episode☆22 关于我思考生命的神秘那件事。
剧情图片 筒井和色叶翘课逃出学校来到了海边。虽然他们在天色暗下来准备在附近的民宿住下来，但是由于是两名高中生导致所有的民宿都在拒绝他们。只有自家太太离家出走中的正在休业的民宿才允许筒井和色叶住下来。第二天，色叶在回去的车站店面里成对买下了大佛的钥匙圈。然而，等待着回到家中的色叶的是责备她彻夜不归的千夏。千夏对她说道就当是为了筒井还是早点离开他比较好。第二天，久违地和伊东一起回家的筒井跟他说色叶马上就离开了。这是至今以来还没对任何人提起的事情……
episode☆23 关于我与她最后的约定那件事。
剧情图片 筒井由于色叶没来学校而变得像行尸走肉一样，他认为色叶已经去了国外。因为看不下没心思于准备高考的筒井，伊东和高梨等人都前来鼓励他，但是毫无作用。伊东听闻了筒井述说的事情来由，高梨和石野阐明了色叶没出现的真正原因。从高梨那里听闻了这件事的筒井的弟弟·薫向母亲·纪江说了这件事。纪江对筒井生气道真正痛苦的是色叶，你这样失落下去色叶也不会感到任何的高兴。听完这一番话后醒悟了的筒井开始奋发努力备考准备迎接高考。成绩发表当天，猜测筒井应该考不上的伊东等人为了鼓舞他而来到了成绩发表会场。
episode☆24 关于我和那家伙的未来那件事.
剧情图片 7年后。暂时回国的色叶决定回到洛杉矶与千夏一起生活。色叶在整理着没什么记忆的高中时代的行李的时候，察觉到了自己是不是忘了什么非常重要的事情。听闻了这番话的千夏，带着色叶来到了某个地方。他们来到的是筒井所工作的公司大楼。从大楼出来的筒井发现了色叶的身影，冲上去抱住了她，但色叶没有想起筒井的事情。筒井失望地打算转头离去。色叶在看到了筒井背包上的钥匙圈后叫住了他。那是两人在海边附近留宿在民宿的时候所买的大佛钥匙圈……
OP1《だいじなこと》（第1话~第12话）
• 作词、作曲：岸田繁
• 编曲、演唱：Quruli
OP2《二人なら》（第13话~第24话）
• 作词：Aina The End
• 作曲：松隈健太
• 编曲：SCRAMBLES
• 演唱：BiSH
ED1《HiDE the BLUE》（第1话~第12话）
• 作词：bear mints boyz
• 作曲：松隈健太
• 编曲：SCRAMBLES
• 演唱：BiSH
ED2《破颜》（第13话~第24话）
• 作词、作曲：山内总一郎
• 编曲：Fujifabric
• 演唱：Fujifabric
音乐商品
参考资料
动画碟片
网络广播节目《三次元女友广播电视台》（3D彼女放送局）于2018年7月3日至12月25日在动画官网发布，每周更新一回，全24回。主持人由五十岚色叶的配音芹泽优和筒井光的配音上西哲平担任。
嘉宾
• 第5~6、17~18回：津田美波（石野亚里沙的配音）
• 第7~8、19~20回：寺岛拓笃（高梨三矢的配音）
• 第9~10、21~22回：上田丽奈（绫户纯惠的配音）
• 第11回：篠原光（日本电视台广播员）
• 第13~14回：橘U子、青木志贵
• 第15~16、23~24回：苍井翔太（伊东悠人的配音）
该作的制作方面，是交给了负责过上个季度的《原书·原书使》的Hoods Entertainment，而监督则是交给了担任过《刀剑乱舞-花丸-》监督的直谷隆。从目前来看该作在制作方面的经费并不多，变形、崩坏等状况也时不时会出现。至于配音阵容方面，本次并没有选用太多知名配音演员，而是起用了初次担当主要角色配音的上西哲平，以及在本季度还有另外两个主要角色配音的芹泽优来担任男女主角。
该作以面向女性观众的角度，去揣摩宅男的心理和恋爱时的反应，并且毫不留情地对宅男的糟糕之处予以痛击，虽然这些描写对部分男性观众而言或许有些老套或肤浅，但对女性观众来说却别有一番风味。
总结来说，这部动画虽然制作完成度并不是很高，剧情演出对现代的观众而言也有些俗套，但大致上还是成功地捕捉还原了原作的氛围，以改编作来说应该算是踩在及格线了。（巴哈姆特 评）