テレビアニメは放送休止期間を挟みつつ、2006年から2018年までテレビ東京系列（TXN）などで4期に渡り全367話が放送された。付随して3本の劇場版やイベント用ムービー、OVAも制作され、足掛け15年にわたって原作のほぼ全てのエピソードがアニメ化された。より詳細な流れは沿革の節を参照。

初代シリーズ構成の大和屋暁と初代監督の高松信司の手腕により原作のテンションと毒を巧みに再現し、過激な部分を含めてほぼ忠実なアニメ化がなされた。高松は、毎週茶の間で笑って楽しんでもらえるものにしたいという気持ちから、本作品を「作品」ではなく「バラエティ番組」のつもりで作っていると発言しており、この想いは2代目以降の監督にも引き継がれている。

アニメオリジナル要素として、世代ギャグやパロディ、メタフィクションネタなども積極的にアニメ化され、放送枠移動や打ち切り、原作への追いつき、製作費や画面アスペクト比といったアニメ製作の裏側までもが表現されている。

放送中に原作単行本を追い抜いてしまう事態が度々起こっており、第136話、第188話、第195話後半から第201話、第249話から第251話、第364話中盤から第367話は単行本化される前にアニメで放送された。

基本的に1話につき1つのエピソードが放送されるが、2本立ての回や、本編が通常の放送時間より早く終了し、残りの時間で次回の冒頭部分を放送している回、前話の終わりに流れた次回予告が次話のプロローグの体裁を取っている回、オープニングが短縮されている回など、一般的なアニメ作品と異なる構成となることも多い。

2016年、第12回東京アニメアワードアニメファン賞を受賞。

馴れ合い無用、彼女不要、友達は価値ある一人だけと謳う極度の効率厨・大星明照は、アプリゲーム製作チーム・5階同盟のプロデューサー兼ディレクターである。明照の唯一の友達、そして天才プログラマーである小日向乙馬（OZ）、乙馬の妹で「俺」にだけウザいがゲーム内のすべてのキャラクターの声優を務める小日向彩羽、小説家でシナリオ担当の巻貝なまこと、彼らの通う学校の教師でイラストレーターの影石菫（紫式部先生）から成る5階同盟のメンバー全員を世界的大企業・ハニープレイスワークス（通称 ハニプレ）に就職させる条件として、ハニプレの代表取締役社長である明照の伯父・月ノ森真琴から、彼らの通う学校に転校してくる真琴の娘で明照の従姉妹でもある月ノ森真白の「偽の彼氏」となることを突き付けられる。

主人公はナイトレイブンカレッジ（NRC）の学園長から保護を受ける代わりに、その命令を受けることとなる。本作の物語はディズニー・ヴィランズを題材としており、生徒はヴィランズの魂を持つ。物語を進めることで、プレイヤーは生徒のヴィランズらしさを見ることができる。

ツイステッドワンダーランドには超常現象を起こせる力として「魔法」が存在する。魔法は使える者と使えない者がツイステッドワンダーランドでは共存しており、魔法を使える者を総じて「魔法士」と呼ぶ。魔法の才能に優れた者たちは、育成機関である「魔法士養成学校」にて使用法を学ぶ。その強さは想像力の強さに左右され、効果を思い描く精度に応じて、正確性と強度が向上する。また、魔法には「ユニーク魔法」という、優秀な魔法士が使うことができる他者にはない魔法が存在する。ユニーク魔法には強力なものもあり、生徒たちの中にはユニーク魔法を使う者も存在するため、主人公は知恵や周囲の協力を得て困難を突破していく。

登場人物の中には「オーバーブロット」という術者の背後に化身が現れ、禍々しい風貌を持つ、闇落ちした状態に陥る者が登場する。オーバーブロットは、「ブロット」という魔法の使用で蓄積される廃棄物のような染みで、溜めすぎると魔法士に悪影響を及ぼすものが許容量を超えた状態で発現する。メインストーリーでは寮長たちがオーバーブロットを経験するが、メインストーリーを執筆した枢やなは、これについて正義が勝利する悪の物語にしたくなかったと説明している。そこで暴走により他者を排除する悪役と、悪役予備軍である生徒たちの都合の衝突を通じて、相互理解を深める物語となっている。

ゲーム中でストーリーは3種類に分類される。それぞれ本編のメインストーリー、キャラクターのエピソードを紹介する「パーソナルストーリー」、デフォルメされたキャラクターたちの会話である「おしゃべり」となっている。本項ではメインストーリーと、期間限定で公開されるイベントのストーリーを初回の開催日程順に記す。

メインストーリー
;プロローグ「Welcome to the Villains world」
:異世界からツイステッドワンダーランドに呼ばれた主人公は、既存の寮への適性を持たないため、雑用として組み込まれる。入学翌日、エースとグリムのケンカへの罰として、3人は窓掃除を言い渡される。エースはそれを放棄し、偶然逃げた先にいたデュースに捕縛される。退学処分になりそうな4人は「ドワーフ鉱山」にて魔法石を採取して退学処分を免れようとするも、鉱山に顔のない怪物（声：左座翔丸）が出現する。顔のない怪物を退治して、エースとデュースは退学を免除される。そして協調性のない生徒をまとめる才能を学園長に認められた主人公は、監督生としてグリムと2人で一人の生徒としてNRCへの在籍を認められる。
;1章「真紅の暴君」
:ハーツラビュルに所属するエースは、ある晩空腹に耐えかね、寮の台所にあったタルトを盗み食いする。タルトは寮長リドルの好物で、罰としてエースはリドルのユニーク魔法を受ける。ユニーク魔法の解除には詫びに代わりのタルトが必要だとして、同じ寮の先輩であるトレイの協力を得て、代わりのタルトを用意する。一行は「なんでもない日」のパーティ当日にタルトを持参したが、タルトは寮内の規則に違反したとして廃棄されてしまう。その様子に憤慨するエースだったが、一行はトレイからリドルの背景を聞く。その上でエースはリドルの問題は、リドルが自身を止める友人を作れなかったことにあると指摘する。リドルは憤慨し寮生全員にユニーク魔法を使うが、魔法の使い過ぎでオーバーブロットしてしまう。紆余曲折の末、オーバーブロットを解除したリドルは、厳格過ぎた寮の法律の緩和を約束した。
2章「荒野の反逆者」
:ツイステッドワンダーランドで著名な7対7で行われるスポーツ「マジカルシフト」こと「マジフト」。サバナクローは毎年優勝候補に挙がるものの。サバナクロー寮長のレオナは、2年生のラギーに指示して、各寮の有望選手を怪我で出場不可にする「怪我人続出事件」を引き起こす。学園長の指示の元、調査を進めた監督生たちは、ラギーのユニーク魔法が事件の原因だと判断する。リドルやハーツラビュルのケイト、ディアソムニアのリリアたちの協力の元、監督生たちは開催日に事件現場を押さえることに成功する。最大の敵であるディアソムニアのマレウスが無事だと知ったレオナは事態を放棄しようとするが、寮生に責められ、オーバーブロットを引き起こす。その後被害者の学園長への説得により、サバナクロー寮生も大会に参加できることとなり、無事に大会は開催された。
;3章「深海の商人」
期末テストにて、オクタヴィネルの寮長アズールは他の生徒と契約し、テスト対策ノートを渡して上位50位以内に入れなければ生徒たちが奴隷になるという契約を結ぶ。期末テストは異常に高い平均点を叩き出したものの契約が守れない生徒が続出し、グリムやエース、デュースを含む生徒がアズールの奴隷となった。事態を解決すべく、監督生はアズールと、3日後の日没までに「珊瑚の海」にある「アトランティカ記念博物館」から写真を盗むことで生徒225名を解放する契約を結ぶ。オクタヴィネル生のリーチ兄弟の妨害を挟みつつ、レオナのユニーク魔法でアズールの契約書の束を砂に変えることに成功する。自身が地道に集めてきたものを一瞬で消し去られたことで、精神の限界を迎えたアズールはオーバーブロットを引き起こす。オーバーブロットから解放されたアズールは、自身のコンプレックスである過去を受け入れ、自身の幼少期の姿が残る写真を博物館へと戻すのだった。
;4章「熱砂の策謀家」
:ホリデーシーズンを迎えるNRCで、帰省先のない監督生とグリムは学園に残ることとなる。同時期にスカラビアの寮長カリムをNRCから追い出そうと目論む副寮長ジャミルは、ユニーク魔法でカリムを洗脳する。そして、マジフト大会と期末テストで成績が振るわなかったことを理由に、合宿と称してホリデー中寮生を寮に留める。学園に留まっていた監督生たちはジャミルに誘導され、カリムへの不満を貯めるスカラビアに監禁されるも脱出する。監督生たちの脱出先にたまたま残っていたアズールとリーチ兄弟は、スカラビアの事情に関心を持ち、スカラビアの合宿に参加してジャミルの謀略を暴く。開き直ったジャミルはカリムへの憎悪を爆発させてオーバーブロットする。オーバーブロットを経て、カリムはジャミルに改めて親友になることを提案し、ジャミルはそれを明確に断るのだった。
;5章「美貌の圧制者」
:新学期が始まり、監督生たちは2ヶ月後に開催される「全国魔法士養成学校総合文化祭」と、注目される「ボーカル＆ダンスチャンピオンシップ」（VDC）を知る。優勝賞金を狙い、一行はポムフィオーレ寮長のヴィルたちと共にダンスレッスンに参加することになる。ヴィルは同業でロイヤルソードアカデミー2年生のネージュに人気で負けることから嫉妬し、彼に勝つことを願って練習を重ねる。しかしVDC当日、技術を磨いた一行と異なり、ネージュは仲間たちと人々に親しみやすい演目を披露する。ヴィルは敗北を確信して、ユニーク魔法を掛けたリンゴジュースをネージュに飲ませようとして失敗する。悲観したヴィルはオーバーブロットしてメンバーを襲うも、ユニーク魔法を使いこなせるようになったデュースの反撃を受けて沈む。マレウスによって復元された舞台に満身創痍のメンバーは挑むが、1票差でネージュたちに敗北した。
;6章「冥府の番人」
:オーバーブロット経験者と文化祭の後に黒い石を口にして豹変したグリムが。一行は計画の阻止とグリムとの再会を求め、「タルタロス」の「冥府」にて、イデアたちに世界の命運を賭けた戦いを挑む。オーバーブロットから解放されたイデアは、弟のオルトに自身の運命を諦めないよう諭される。そして心を獲得したヒューマノイドのオルトとイデアは、自分たちの兄弟関係を再確認するのだった。
;7章「深淵の支配者」
:3年生が次年度の研修に向け準備を進める中、リリアは自身の魔力の喪失を理由に退学を決意する。学園内の生徒、教師が招待された送別会の終り際に、リリアと離れたくないマレウスは会場に到着直後、オーバーブロットを引き起こす。マレウスのユニーク魔法によって、生徒、教師たちは眠りに包まれる。

イベントストーリー
;ハッピービーンズデー〜黄金の竪琴を奪還せよ！〜
:『ミッキーと豆の木』をモチーフとした話。全校生徒が農民・怪物の2チームに分かれ、竪琴の争奪戦で勝敗を競うNRC伝統行事のスポーツ大会「ハッピービーンズデー」が開催される。怪物チームのアズールがサバナクロー生のジャックと組み、報酬の体力育成の成績加点を狙う中、監督生たちが属す農民チームでオクタヴィネル生のジェイドによる「竪琴奪還作戦」が展開される。30秒だけ身体を縮小させる薬を飲んだグリムと監督生が、コロシアムにて竪琴を入手しようとするも、最後は怪物チームの勝利に終わった。
;フェアリーガラ〜春を呼ぶ妖精たちの祝祭〜
:NRCの所有する魔法石が、春の祝祭「フェアリーガラ」を準備した「ものづくりの妖精」に盗まれ、学園の温度調節機能が制御不能となる。妖精は「妖精の郷」の女王専用のティアラに魔法石を飾り付ける。魔法石奪還のため、一行はメインイベントのファッションショーに潜入し、陽動の中ティアラをすり替える「ティアラも視線も独り占め大作戦」を実行する。途中、会場である植物園のスプリンクラーが動作して一行の正体が発覚するも、最終的には魔法石を取り返して学園を元に戻した。
;ゴースト・マリッジ〜運命のプロポーズ〜
:ゴーストの大群にNRCが占拠された。彼等の目的は、理想の王子様を探し求める亡国の姫の望みを叶えることだった。500年以上理想を求めて彷徨う姫イライザに「断絶の指輪」を渡そうと試みる。イライザの気を逸らすために生徒たちはイライザに求婚するも悉く失敗し、最後はイライザが自身の護衛への恋心を自覚して、イライザと護衛は結ばれる。
;星に願いを〜Dance and Wishes〜
:星に願いを届けた伝承に由来するツイステッドワンダーランドの伝統行事「星送り」が開催された。デュース、トレイ、イデアの3人は学園長から全校生徒から特殊な魔法石の「願い星」を集めて大樹に飾り、舞を披露する「スターゲイザー」に選ばれる。非協力的な生徒たちから願い星を集め、舞のリモート参加を訴えるイデアをデュースが交換条件で参加させるも、当日の天候不良で開催自体が危うくなる。イデアはオルトにスターゲイズ・ギアを装着させて雲上に星を飾り、星送りを達成した。
;スケアリー・モンスターズ！〜SCREAMING HALLOWEEN〜
:年に一度のハロウィンを盛り上げるべく準備が進められる中、ゴーストがグリムと撮影した写真が「マジカメ」で人気を博し、開催前にNRCのハロウィンが盛況となる。その一方で、マジカメに見栄えのいい写真を投稿するために、周囲に迷惑を掛ける客「マジカメモンスター」がNRCに来訪する。騒ぎとなったため、学園長が31日のパーティー中止を提言する。パーティー開催を目指し、生徒たちは悪戯でマジカメモンスターを追い出す。31日にはマジカメモンスターがいなくなり、無事にパーティーが開催された。
;バルガスCAMP！〜スプリング・ハプニング〜
:運動部所属の生徒たちは体育教師のバルガスにより。課題が達成できれば報奨が得られ、達成できなければ廃部となる中、グリムと監督生は記録係として参加する。途中、ジャック、ラギー、オクタヴィネル生のフロイド、セベクと記録係を残して参加メンバーが消えてしまう。また、黒い影が現れ、対処すべく一行は作戦を練る。
;ハッピービーンズデー〜竪琴無用の場外乱闘〜
:ハッピービーンズデーにて、一行がチームメイトと奮闘する中、生徒たちのサイドストーリーが語られる。寮長と副寮長を分けてチームが作られる中、教師たちが予想した通り波乱が巻き起こされる。豆が当てられてもジャミルを追いかけ続けるフロイドなど、本来は厄払いから発展して体力育成を目的とした対決が、ルールを無視した乱闘状態に陥る。
;熱砂の国のアリアーブ・ナーリヤ
:熱砂の国での観光地で、カリムとジャミルが育った「絹の街」にて開催される「ヤーサミーナ河 花火大会」に監督生たちは招待される。屋台グルメの多い「ラクダバザール」にて、ジャミルの妹ナジュマが一行に加わり、「ザハブ市場」にて一行は土産を購入する。その後、花火の打ち上げのため、ジャミルは花火師に協力する。
;スケアリー・モンスターズ〜Endless halloween night〜
:NRCでのハロウィンが終了し、生徒たちは明日が来るものと就寝した。しかし、楽しかったハロウィンを続けたいディアソムニア寮長のマレウスと、ゴーストたちの仕業によって、全校生徒の3分の2が姿を消す。一行は学園自体の時間が止まった中「ハロウィーンを終わらせ隊」として、終わらない31日「エンドレス・ハロウィーン・ナイト」の原因を探るべく、闇の鏡を通じてゴーストの世界に入り込む。ゴーストに意識を乗っ取られて強襲してくる生徒たちを回収しつつ、かつて「輝きの間」と呼ばれた広間に集められた一行は、ネタ晴らしをされる。
;豊作村のケルッカロト
:豊作村出身のエペルは祖母マルヤの呼びかけに応じ、年に一度の村の祭典とソリレース大会「モルン山ケルッカロト」に出場するため、ジェイド、イデア、セベクたちと共に帰省する。欠場の村長に代わり一行のチーム「アップル・ランタンズ」は、練習中に遭遇したロイヤルソードアカデミーのドワーフ族に負けないように準備を進める。本番当日、レース開始直後からトラブルが続き、チームはコースをショートカットする逆転の一手を投じる。
;ようこそ！ツムステッドワンダーランド
:LINE:ディズニー ツムツムとのコラボイベント。ツイステッドワンダーランドに生徒たちに似た姿を持つ「ツム」が現れ、騒動を起こす。
;ポートフェスト〜潮風のブラスビート〜
:賢者の島の港にて開催される祭り「ポートフェスト」を盛り上げるべく、NRCの生徒たちが屋台を出店することとなる。このうちジャック、ラギー、ルーク、フロイドの4人は祭りの大役を任される。
;フェアリーガラIF 〜妖精たちと魅る幻想の祝祭〜
:NRCの所有する魔法石が、主催者である女王専用の杖に用いるために盗まれる。魔法石を取り戻すべく、一行はファッションショーに潜入し、ランウェイで杖をすり替える「ノーイリュージョン・ノーエボリューション大作戦」を実行する。計画の中心となるオルトには独創性が求められ、ショーの中でそれを開花させるも、途中一行が妖精でないことが発覚する。しかしショーの出来によって、一行は妖精たちに受け入れられた。
;バルガスCAMP！〜ハプニング・リターンズ〜
:運動部の合同合宿の数日後、文化部所属の生徒たちはバルガスにより講堂に集められる。生徒たちは3日間のサバイバル生活を送るバルガスCAMPの開催とその参加を決定される。
;グロリアス･マスカレード〜紅蓮の花と救いの鐘〜
:『ノートルダムの鐘』をモチーフとした「花の街」は、年に一度の祭りで賑わっていた。魔法士養成学校「ノーブルベルカレッジ」の生徒会長ロロ・フランム（声：神谷浩史）より、交流会に誘われた監督生たちは、花の街を訪れる。がモチーフのロロは、過去に弟を失った経験から、すべての魔法士の魔力を失わせようと画策する。
;夕焼けの草原のタマーシュナ・ムイナ
:レオナの故郷「夕焼けの草原」の大都市「暁光の都」に一行は招待される。雨季の到来を願う祭事「タマーシュナ・ムイナ」の催し物「キャッチ・ザ・テイル」にレオナ、カリム、リリア、ヴィルの4人が参加することとなる。
;薔薇の王国のホワイトラビット・フェス
:デュースの故郷「薔薇の王国」の「時計の街」で、「ホワイトラビット・フェス」が開催された。久しぶりに参加を決めたデュースに誘われ、主人公とグリム、オルト、エペル、シルバーは時計の街を訪れる。
;Lost in the Book with Stitch ～真夏の海と宇宙船～
:サマーバケーションを控えたある日、主人公とグリム、エース、ジャックは、感想文の本を探すためにリドルと図書館にいた。そこに、紀行文を探していたアズールとフロイド、たまたま居合わせたリリアが合流するが、そこで奇妙な本を見つける。すると本が光り出し、気が付けば一行は南の島に来ていた。そこで一行は、謎の生き物「スティッチ」と遭遇する。
ステージ・イン・プレイフルランド ～踊る人形と幻の遊園地～
謎の人物、フェロー・オネスト（声：杉田智和）とギデルと出会い、幻の遊園地「プレイフルランド」のチケットを譲り受けた監督生たち。学校をさぼって遊園地で遊び惚ける一行だが、この遊園地にはとある秘密があった。
輝石の国のタピ・ルージュ
「美粧の街」で開催される国際映画祭に、映画のプロモーションの為に参加することが決まったヴィル。映画研究会の代役としてエース、アズール、ジャミルと監督生とグリムが付き人に決まった。一行は映画とファッションの街「美粧の街」を訪れる。
Lost in the Book with Tim Burtons The Nightmare Before Christmas ～始まりのハロウィン～
古本市に来ていた監督生たちは、奇妙な本を見つけるが、本から出た光に包まれる。気が付くと一行は森の中におり、そこで謎の少年スカリー・J・グレイブス（声：山口勝平）と出会う。その後、ハロウィンタウンへと迷い込んだ一行は、ジャック・スケリントンに頼まれ、三日後のハロウィンの手伝いをすることになる。