Bộ anime này không được đón nhận nồng nhiệt lắm khi phát sóng tại Nhật Bản nhưng tại phương Tây thì bộ anime lại được đón nhận với lượng người xem thành công hơn hẳn. Sato Keiichi đã nói "Đúng như chúng tôi dự đoán", ám chỉ kế hoạch bộ anime này sẽ thành công ở nước ngoài.

Hầu hết đánh giá khen bộ anime này là từ ngoài Nhật Bản với các nhận xét như "Cú hích", "Kiểu dáng đẹp", "Phong cách", "Sang trọng" và trên hết là "Ấn tượng" để mô tả nghệ thuật của tác phẩm. Nhiều người xem đã chỉ ra những điểm giống nhau của bộ anime này với các tác phẩm như Batman, Giant Robo, các tác phẩm của Asimo Isaac, Metropolis, James Bond và Cowboy Bebop. Việc đó làm cho tác phẩm có ảm giác giống như một phiên bản phái sinh nhưng The Big O vẫn có những đặc điểm mà các anime khác không có với thiết kế độc đáo.

Bộ anime đầu được đánh giá tốt ở thị trường nước ngoài. Chris Beveridge đã đánh giá A- cho bộ băng 1 và 2, B+ cho bộ băng 3 và 4. Mike Toole tại Anime Jump đã đánh giá bộ anime này là 4.5/5 sao, trong tại Anime Academy thì đánh giá bộ anime 83 điểm và tác phẩm giành được điểm cao vì "Độc đáo", các nhân vật "Thú vị" và cử động "Tuyệt vời". Nhưng những nhà phê bình và người hâm mộ lại đồng ý là kết thúc của bộ anime này quá lưng chừng và lủng lẳng. Kết quả là tất cả đề nghị Cartoon Network đàm phán với hãng sản xuất để hoàn tất và phát nốt phần còn lại.

Khi bộ anime thứ hai phát sóng thì nó nhận được đón nhận còn lớn hơn nữa nhất là về hình ảnh. Nó được đánh giá "Chất lượng tương đương OVA" với hình ảnh "Tươi và chi tiết hơn nhiều". Dù xử lý được các vấn đề với hình ảnh trong bộ đầu tiên thì các trận chiến giữa các người máy khổng lồ vẫn gây "dị ứng" cho một số người thì những người khác lại xem nó là "tuyệt đỉnh".