Chuyển thể anime do hãng phim PA Works sản xuất do Hiroyuki Hata đạo diễn và Yoko Yonaiyama viết kịch bản. Bộ anime đã được khởi chiếu tại Nhật Bản vào ngày 17 tháng 1 năm nay, và thu về 230.000 vé tương đương 300 triệu yên trong ba ngày đầu tiên (17–19 tháng 1), đứng #2 phòng vé Nhật Bản lúc bấy giờ. Phim xoay quanh Ichika Hoshino, người nghe được một bài hát của Miku mà cô chưa bao giờ được nghe cũng như nhìn thấy một Hatsune Miku mà cô chưa từng được thấy. Ngay lúc này, Ichika đã gọi Miku và khi Miku nghe được giọng nói thì cô ấy đã biến mất ngay sau khi hai người chạm mắt. Từ lúc này, Miku bắt đầu xuất hiện trên điện thoại của Ichika và mong muốn truyền đạt bài hát của mình đến với mọi người, nhưng dù Miku có hát bao nhiêu, những bài hát ấy vẫn không thể được truyền tải. Sau khi thấy Ichika chạm đến trái tim mọi người qua một màn trình diễn trên đường phố, Miku đã quyết định nhờ Ichika giúp đỡ.