Steins;Gate là sản phẩm của hãng phim White Fox, và do Mika Nomura và Yoshinao Doi chịu trách nhiệm sản xuất,[6][7] đạo diễn bởi Hiroshi Hamasaki và Takuya Satō,[8][9] và Jukki Hanada biên kịch, cùng Kyuuta Sakai với vai trò thiết kế nhân vật và đạo diễn chính phần hoạt họa.[10] Dù cho Takeshi Abo, nhà soạn nhạc cho các game Science Adventure, chỉ dóng vai trò nhỏ trong các loạt anime chuyển thể trước đó, ông đã được chỉ định biên soạn phần âm nhạc cho anime Steins;Gate cùng với đồng nghiệp của mình Jun Murakami. Abo soạn các bản nhạc mới, và sử dụng bầu không khí cùng giai điệu nhạc như khi ông sáng tác cho game Steins;Gate, nhưng đồng thời vẫn để ý đến việc khớp bản nhạc vào bộ phim; đây là cách làm việc rất khác với lúc ông soạn nhạc cho các trò chơi.[11]

Bộ phim được Chiyomaru Shikura công bố vào tháng 7 năm 2010, người đứng đầu của 5pb.[12] Phim phát sóng 24 tập từ ngày 6 tháng 4 năm 2011,[13] và phát hành theo dạng DVD và Blu-ray trong 9 volume tập từ ngày 22 tháng 6 năm 2011 tới ngày 22 tháng 2 năm 2012 tại Japan; volume thứ 9 và cuối cùng bao gồm một "tập đặc biệt" thứ 25 không có trong đợt phát sóng trước đó.[14] Với việc phát sóng lại bộ phim vào năm 2015, một phiên bản khác của tập 23 nói về dòng thời gian mà Okabe từ bỏ việc cứu sống Kurisu được phát sóng để quảng bá cho phần tiếp theo của game Steins;Gate, Steins;Gate 0.[15] Steins;Gate: Sōmei Eichi no Cognitive Computing, một bộ 4 tập phim ngắn ONA dựa theo phim nói về cách mà máy tính có thể giúp cải thiện cuộc sống của con người trong tương lai, được sản xuất với sự cộng tác từ IBM kèm theo đó là buổi nói chuyện giữa Shikura và đại diện từ IBM Nhật Bản.[16] Các tập phim được phát sóng từ tháng 10 đến tháng 11 năm 2014 trên website Mugendai của IBM tại Nhật, và thên kênh YouTube của IBM Nhật Bản tại Nhật cùng phụ đề tiếng Anh.[17][18][19][20] Bộ phim còn có một phim điện ảnh nối tiếp, Steins;Gate: The Movie − Load Region of Déjà Vu, ra rạp vào ngày 20 tháng 4 năm 2013,[21] cùng loạt anime chuyển thể Steins;Gate 0 dự định phát sóng vào năm 2018.[22] Tư liệu từ anime Steins;Gate còn được sử dụng cho game năm 2018 Steins;Gate Elite – phiên bản hoạt hình hóa toàn bộ và cập nhật mới từ game Steins;Gate ban đầu – cùng nhiều cảnh mới khác do White Fox sản xuất.[23][24]

Bên ngoài Nhật Bản, bộ phim được phân phối bởi nhiều công ty. Crunchyroll phát sóng đồng loạt bộ phim tại Bắc và Nam Mỹ, khu vực Scandinavia, Hà Lan, Trung Đông, và châu Phi;[25] Anime on Demand cũng làm điều tương tự tại Anh.[26] Funimation sau đó giành được bản quyền tại khu vực Bắc Mỹ,[27] sản xuất bản lồng tiếng Anh, và phát hành bộ phim dưới định dạng DVD và Blu-ray trong hai volume vào năm 2012.[28][29] Madman Entertainment có được bản quyền tại Australian,[30] và phát sóng trực tuyến bộ phim trên website của mình.[31] Manga Entertainment chờ đến khi Funimation hoàn thành việc lồng tiếng Anh cho phim mới đăng ký bản quyền tại Anh,[32] và sau đó phát hành nó tại tại đây dưới dạng 2 volume định dạng DVD và Blu-ray vào năm 2013.[33]