电视动画《缘之空》改编自Sphere发行的同名恋爱冒险游戏，动画由feel.负责制作。在2010年5月21日发售的漫画版单行本第1卷的书带上，发表了TV动画化的决定。电视动画于2010年10月4日起在AT-X首播，全12话。
该作内容中的其中一段故事，述说着双胞胎兄妹之间禁断爱情的发展，因颠覆挑战观众们对于电视动画作品表现界限的刻板印象，在当时造成了轰动与话题。在2012年5月于日本召开的第623回东京都青少年健全育成审议会上，针对民众提出的对于包括《缘之空》在内的以“性”作为描写内容的此类相关作品做出审查。在审查会议记录上指出，《缘之空》虽在片中出现兄妹逾越近亲间行为的桥段，但并无把此举塑造成符合社会正当规范的行为，或者超出必要范围地反复详细描绘这些片段，因此并没有违背新条例（不健全图书）。
故事发生在一处温馨但偏僻的田园小镇奥木染，双亲过世的少年春日野悠（桥本隆 配音）带着体弱多病的妹妹春日野穹（田口宏子 配音）千里迢迢的来到了这里，准备寄宿在祖父留下的房子中。虽然照顾妹妹的起居很辛苦，但悠还是拥有了一段难得愉快的时光。在这里，悠遇见了幼年的玩伴天女目瑛（阪田佳代 配音），成熟温柔的姐姐依媛奈绪（猪口有佳 配音），认真可爱的大小姐渚一叶（小野凉子 配音）等热情亲切的朋友们，还有同班损友中里亮平（中国卓郎 配音）的插科打诨让他笑口常开。同时，一些模糊的回忆逐渐的浮上了心头，是和谁有过怎样的约定呢？面对着面前似曾相识的风景，悠的记忆开始苏醒。
缘之空分集剧情
第一集 悠远的记忆(共通线)
春日野悠・穹这对双胞胎兄妹在父母过世后，决定回到奥木染一起生活。两人远离尘嚣都会，开始思考接下来的生活以及彼此的存在。但穹却一直忘不了年幼时，在这里与悠接吻的光景……。
第二集 瑛害羞了(一叶、瑛线)
渚一叶是当地富豪的独生女，与悠一起长大的天女目瑛则在神社担任巫女。两人总是玩在一起，一叶也总是特别照顾瑛。原本悠只是觉得这两人的感情很好，没想到某天却听到意外的事实。
第三集 若即若离(一叶线)
一叶将自己与瑛是同父异母姐妹之事告诉悠。悠得知一叶对瑛如此付出照顾的理由后，渐渐被一叶的体贴温柔个性吸引。由于悠与一叶都很重视家人，这也让他们两人一起相处的时间变长，最后开始寻求彼此。
第四集 悠之心(一叶线)
第五集 暗影显现(瑛线)
第六集 瑛不言弃(瑛线)
第七集 罪孽的少女们(穹、奈绪线)
第八集 更加黑暗的天空(奈绪线)
第九集 悠远的思念(奈绪线)
第十集 鸟之穹鸣(穹线)
第十一集 飘渺的两人(穹线)
第十二集 朝着悠远的天空(穹线)
梢认为悠与穹的关系极为不正常，并加以否定。由于经济上的因素，这对兄妹也无法继续在小镇上住下去。后来因为种种伦理道德因素。穹想跳湖一了百了，这时悠赶来想救穹，却与穹一起沉入湖底。后来等悠再次清醒时，发现是穹救了他，悠在穹醒来后与她相拥而泣，后来两人便离开了奥木染，投入新生活。
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