『連続テレビ小説』シリーズの記念すべき第100作品目であることに加え、アニメーターの活躍を描いた作品であることから、オープニングのタイトルバックは連続テレビ小説史上初となる全編アニメーションで制作された。本編のアニメーション監修を担当した舘野仁美がプロデューサーを務め、本作の題字も手掛けた監督・原画・キャラクターデザイン担当の刈谷仁美を中心とする若手アニメーターが手掛けた。

ヒロインのなつと動物たちの「小さな冒険」をテーマに、90秒の動画を2,100枚以上の作画で描いて劇場版アニメを超えるクオリティで製作された[51][52][160]。草原や花畑にてシカやキツネたちと戯れる少女が活写され、ほのぼのとした色使いやタッチは1960年代から1970年代の日本のアニメーション、特に『アルプスの少女ハイジ』『フランダースの犬』などに代表されるフジテレビ系アニメ枠『世界名作劇場』へのオマージュとなっている[9][53][54]。

ノンクレジットバージョンの約80秒のタイトルバックが、NHKのミニ動画サイト「どーがレージ」およびYouTube公式チャンネルにて公開された[160]。

なお、過去の朝ドラ作品でもオープニングにアニメーションを取り入れた作品はあるが、いずれも実写映像に部分的なアニメーションを挿入したものであった。

8月10日放送の第114話と9月28日放送の最終話はオープニングタイトルバックが省略され、主題歌と出演者クレジットはエンディングに回された[161]。
エンディング

「なつぞらアニメーション」と題して、視聴者から投稿されたアニメーションを紹介している。

エンディングの視聴者投稿コーナーは写真を紹介するのが通例だったが、本作では作品のテーマにちなんでNHKクリエイティブ・ライブラリーとのコラボレーション企画による特設ページ「なつぞらアニメーション」にて4秒の短編アニメーションを作成して投稿することができ、採用された作品は番組エンディングや特設ページ上で紹介される[162][163]。

手書きで描いた絵にコマを描き足していくことでパラパラマンガのように絵を動かす仕組みとなっており、作成ページには作成法を紹介した動画や、前のコマを下絵として次のコマを描き動きを追加する機能など、初心者でも手軽に作成し投稿できるような工夫がされている[163]。