Cô gái vượt thời gian công chiếu ở rất ít rạp tại Nhật Bản và đã thu về 300.000.000 yên (khoảng 3.000.000 USD). Bộ phim được quảng bá một cách rất hạn chế so với các phim hoạt hình khác cũng công chiếu năm 2006 như Huyền thoại đất liền và đại dương, nhưng được hỗ trợ bởi một số lượng lớn người truyền miệng và đánh giá khiến nó thu hút được sự chú ý của khán giả. Tại rạp chiếu phim Shinjuku vào ngày đầu công chiếu, phòng chiếu phim đã không còn ghế ngồi và nhiều khán giả cũng đã đứng để xem phim. Sau đó nhà phân phối Kadokawa Herald Pictures đã tăng số lượng rạp chiếu trên khắp Nhật Bản cũng như đưa bộ phim đi trình chiếu và tham dự các buổi liên hoan phim quốc tế. Bandai Entertainment đã tiến hành trình chiếu bộ phim tại thị trường Bắc Mỹ vào ngày 19 tháng 11 năm 2006 trong Liên hoan phim hoạt hình chiếu rạp Waterloo và ngày 03 tháng 3 năm 2007 Liên hoan phim quốc tế New York dành cho trẻ em. Bộ phim cũng đã được trình chiếu tại Liên hoan phim quốc tế Leeds vào ngày 02 tháng 4 năm 2008.

Madman Entertainment đã đăng ký bản quyền phiên bản tiếng Anh để phát hành bộ phim tại thị trường Bắc Mỹ và Anh, Proware Multimedia International và Intercontinental Video Limited cũng đã đăng ký bản quyền tại Đài Loan và Hồng Kông. Bộ phim cũng đã được phân phối tại nhiều nước như Eurozoom đã tiến hành phân phối tại Pháp, Pan Distribuzione tại Ý, Kazé Germany tại Đức và Reanimedia tại Nga.