アニメーション制作はstudioぴえろが担当した[3]。監督には、プロデューサーを務める萩野賢とのコンビで『幽☆遊☆白書』『NINKU -忍空-』など数多くの作品を手掛けてきた阿部記之が起用された[23]。シリーズ構成には『テニスの王子様』などを担当した十川誠志が[3][24]、音楽には『新世紀エヴァンゲリオン』などで知られる鷺巣詩郎がそれぞれ起用された[25]。キャラクターデザインは、複数人のコンペティション参加者の中から、工藤昌史を原作者の久保が指名した[26]。久保は工藤を指名するに至った理由として、工藤による本作の登場人物・井上織姫のデザインが「可愛かった」ことを挙げており、自身が苦手としていた「肉感っぽい織姫」の表現を評価しての採用となった[26]。工藤は『プラネテス』などで作画監督を務めた経験を持つが、キャラクターデザインとしては本作が初の担当作品となる[27]。また、メインの作画スタッフにも若手が起用された[28]。

2009年にはかねてよりぴえろと縁のあったきだつよしをシリーズ構成に迎え、アニメオリジナルシリーズの斬魄刀異聞篇が制作された[29][注 1]。きだは護廷十三隊侵軍篇においてもシリーズ構成として制作に携わる予定であったが、『BLEACH連載10周年記念公演 ROCK MUSICAL BLEACH』の脚本執筆と作業時期が重なったため、シリーズ原案として全体のストーリー案を提供するにとどめ、下山健人が同篇以降のシリーズ構成を担当した[3][31]。
脚本・構成

『アニメディア』は本作の特色について、原作沿いのストーリーの合間に、バウント篇や新隊長天貝繍助篇、斬魄刀異聞篇などの独立したアニメオリジナルシリーズを織り交ぜながら放送を続けたこととまとめている[4]。

シリーズ構成の十川は、本作におけるこだわりとして、「男子にも女子にも配慮した脚本作り」と、アクションシーンを細部にわたり想定して書いた「殺陣」を挙げている[24]。

バウント篇では、阿部から十川に対し、先の展開は決めずに脚本を作ってほしいという要望が示された[32]。これは「ジャンプ的な面白さ」を念頭に置いたものであり、尸魂界・救出篇が佳境に向かう中にあっても、スタッフの誰も新シリーズの結末を知らない状態で制作が進められた[33]。阿部はバウント篇での戦いはこれまでと違うものにしたいとし、剣で戦えない状況にあってもチームプレイで敵の弱点を突く頭脳戦をその一例として挙げた[32]。また、同篇について、「バウント篇は尸魂界篇と違い、一護が皆を引っぱっていく戦いではなく、むしろ『仲間』の戦う理由が一護を引っぱる群像劇になっています」と述べている[34]。

斬魄刀異聞篇でシリーズ構成を担当したきだは、東映まんがまつりのようなイベント性のあるオリジナルストーリーを意識して同篇を構成したという[35]。きだは自身の掲げた「斬魄刀の反乱」というテーマに加え、朽木白哉を敵に配すなど、原作サイドから示されたアイデアによってストーリーの幅が広がったとし、「一本の大筋の中でサブストーリーとキャラ立てがうまく機能した」と同篇を振り返っている[36][37][注 2]。また、『アニメディア』の取材を受けたアニメスタッフは、「アニメ独自のオリジナルは、試行錯誤の連続でいろいろ作ってきました」と振り返ったうえで、同篇が特にファンの間で話題となった理由について、「原作にあるアイテムを上手く活用できたからでしょう」と考察している[4]。

本作では上記シリーズのほかにも、久保が原案を担当し、阿部が「いつもは見られない隊長格の一面が見られる」と話す日番谷先遣隊を扱ったエピソード[38]、『週刊少年ジャンプ』に扉絵として掲載されたイラストから着想を得た「扉絵シリーズ」[39][40]、幕間として放送された「お正月スペシャル」などの「季節モノ」[4]、『劇場版BLEACH 地獄篇』との連動企画として放送されたエピソードなど[41]、多様なアニメ独自のエピソードが制作された[4]。