故事从在九州乡下长大的浅葱空豆(广濑铃 饰)与梦想成为音乐家的青年海野音(永濑廉 饰)的命运般的相遇开始。原本以为一辈子都不会再见面的两人却在东京一处开始了合租生活,他们早已坠入爱河,却没有开始恋爱,仿佛处在白天和黑夜之间的暧昧而耀眼的“黄昏时分”。
三年前太空飞船猎户号坠毁学园都市,由此引发了严重的惨剧,而该事件也促成宇宙电梯恩底弥翁(Endymion)的建设。在恩底弥翁接近完工的前夕,上条当麻(阿部敦 配音)和茵蒂克丝(井口裕香 配音)揭示了热爱歌唱的少女鸣护亚丽莎。
电视动画《超次元游戏海王星》于2013年7月12日至9月27日播出,共12集。2014年10月16日,在Animax上又播出了一集,共13集。