2005年4月14日から9月29日までフジテレビほかで『ノイタミナ』の第1弾として放送。全24話 + テレビ未放送エピソード2話（この2話はDVD5巻と7巻に収録されている。レンタル版には未収録）。

原作の一部シーン（はぐみの絵画教室、森田のカナダ行き等）がカットされているが、原作をほぼ忠実にアニメ化している。

本作では、第4回にはフジテレビのアナウンサー3人（千野志麻、中村仁美、戸部洋子）がはぐみの同級生役で、第8話でKABA.ちゃんが西園寺ミドリ役でゲスト出演している。

2006年6月29日からは、第2期『ハチミツとクローバーII』が同枠の第5弾として放送された。全12話。放送中に主演の神谷浩史が交通事故で急遽降板し、テレビ放送版最終話のみ代役が立てられるハプニングが起きた（DVD版は神谷により再録されている）。

作品の第1期は、アメリカ、カナダ、韓国、台湾、香港、フィリピン、マレーシア、シンガポール、タイ、インドネシアでも放送された（第2期は、現時点ではフィリピンのみで放送）。
スタッフ

第1期第2期
監督カサヰケンイチ長井龍雪[10]
監修-カサヰケンイチ[10]
シリーズ構成・脚本黒田洋介[10]
キャラクター監修羽海野チカ
キャラクターデザイン島村秀一[10]
総作画監督吉田隆彦兵渡勝
吉田隆彦（第11話）
サブデザイン都築裕佳子-
美術監督柴田千佳子[10]
色彩設定石田美由紀
映像設計大河内喜夫
撮影監督黒澤豊大河内喜夫
編集西山茂
音響監督明田川仁
音楽林有三&サロン'68
-DEPAPEPE
音楽制作アニプレックスSMEレコーズ
オープニング映像野田凪（第1 - 12話）
児玉裕一（第13 - 24話）平野文子
衣装監修倉石一樹-
協力グラスホッパー、オフィスオーガスタ
集英社『YOUNG YOU』編集部-
プロデューサー高瀬敦也、豊島雅郎、八坂健司、渡辺哲也
伊藤幸弘、山本幸治、佐野弘明、大澤信博
アニメーション
プロデューサー松倉友二
プロデュースジェンコ
アニメーション制作J.C.STAFF[10]
製作ハチクロ製作委員会[注 2]

主題歌
第1期

オープニングテーマ「ドラマチック」（Epic Records Japan）
作詞・歌 - YUKI / 作曲・編曲 - 蔦谷好位置

12話で挿入歌としても使用された。

エンディングテーマ「ワルツ」（第1-12話、第24話）（Epic Records Japan）
作詞・作曲 - 渡辺健二 / 編曲・歌 - スネオヘアー
エンディングテーマ「Mistake」（第13-第23話）（SME Records）
作詞 - 八熊慎一 / 作曲 - 奥田民生 / 歌 - THE BAND HAS NO NAME

これら3曲はフルバージョンでオリジナルサウンドトラックに収録されている。

第2期

オープニングテーマ「ふがいないや」（Epic Records Japan）
作詞・歌 - YUKI / 作曲 - 蔦谷好位置 / 編曲 - YUKI、玉井健二、湯浅篤
エンディングテーマ「スプリット」（Epic Records Japan）
作詞・作曲 - 渡辺健二 / 編曲・歌 - スネオヘアー
挿入歌

前述の通り、スピッツとスガシカオの楽曲が挿入歌として数多く使用された。スガシカオはこのアニメへの提供依頼を快諾した。スピッツも、シングル曲を使用しないことを条件に楽曲提供を許可した（しかし、厳密には「スピカ」は「楓」との両A面シングルのため、1曲のみシングル曲を使用していることになる）。
第2期挿入曲（インスト）
「Night & Day」
作曲 - DEPAPEPE
各話リスト

話数サブタイトル絵コンテ演出作画監督挿入歌
ハチミツとクローバー
1……人が恋に落ちる瞬間を初めて見てしまった。まいったな……カサヰケンイチ都築裕佳子「ハチミツ」スピッツ
2はぐちゃんを見て少し、焦った……っていうか山下祐まつもとよしひさ舛田裕美
山下祐「8月のセレナーデ」 スガシカオ
3あのさ、お前。なんで俺なんだ?近藤日葉高島大輔相坂直紀「月とナイフ」 スガシカオ
4ホントはあんま好きじゃない。クリスマス……福田道生清水一伸岡野幸男
吉田隆彦「波光」 スガシカオ
5……うん………ただいま……谷口悟朗山田一夫橘秀樹
6……なあ山田、なんで俺なんか好きになっちまったんだよ高田耕一湖山禎崇梶谷光春
7はぐ、一緒に行こう舛成孝二竹内哲也「多摩川」 スピッツ
8ああ……遠いなぁ……山下祐安藤健牧野大介
9彼女は気付いただろうか?なぜオレは教えないんだろうか?福田道生まつもとよしひさ都築裕佳子
10……そんな簡単に放り出していいもんじゃないだろ……小平進湖山禎崇梶谷光春「魚」 スピッツ
11た……楽しくなかった……高島大輔舛田裕美
相坂直紀
矢上孝一
12バッカヤロウ。何考えてんだよ!高田耕一長井龍雪井嶋けい子
13……彼女に……僕はいったい、どんな答えを期待していたんだろう橘秀樹櫻井親良「そろそろいかなくちゃ」 スガシカオ
14夢の中で、彼女に触れた……鈴木行安藤健吉田隆彦
小川浩司「Y」 スピッツ
15……理花さん。オレをまた原田デザインで使ってもらえますか?中山勝一杉本功
河野真貴「夜を駆ける」 スピッツ
163つめの答えを、僕は、口にしない……小平進まつもとよしひさ梶谷光春
17オレに無いのは、目的地なんだ……福田道生湖山禎崇都築裕佳子
18森田さんが戻って来たら……彼女は? そして……高田耕一高島大輔いしはらよしはる「ユビキリ」 スガシカオ
19こうやっていつも、真山は私を見失う三浦辰夫吉本毅井嶋けい子「黄金の月」 スガシカオ
20それをケアすんのがアンタの役目だろう!小平進安藤健住本悦子
21……空っぽだ……狩生豊高島大輔河野真貴
22……トンネルを抜けると、とてもキレイな所に出た……橘秀樹梶谷光春「月に帰る」 スピッツ
23……そして、僕はもう一度走り出す……福田道生湖山禎崇都築裕佳子
梶谷光春「Room201」 スガシカオ
24……ついた小平進カサヰケンイチ島村秀一「スピカ」 スピッツ
Lローマイヤ先輩スペシャルまつもとよしひさ井嶋けい子
島村秀一
F藤原デザイン事務所スペシャル高田耕一吉田隆彦
ハチミツとクローバーII
1……そして、僕たちは再び回り始める……長井龍雪吉田隆彦「仲良し」スピッツ
2……でも、そうでもしなきゃ思い知れないなら、行くがいいさ…長井龍雪上田繁都築裕佳子「プール」スピッツ
3信じらんねぇ……9時間かかんだぞ……!福田道生佐々木皓一中野彰子「ココニイルコト」スガシカオ
4先に耐えきれなくなったのは俺だった。気づいてはいたんだ…高田耕一秋田谷典昭梶谷光春「ほのほ」スピッツ