原作は、⾳楽を中⼼としたサブカルチャーが盛んな街「シブヤ」と、⼈々の""本当の想い""が映し出された不思議な空間「セカイ」を舞台に、少年少女の""本当の想い""そして「自分の歌」を見つける物語を描き、「初音ミク」たちバーチャル・シンガーも登場するアプリゲーム「プロジェクトセカイ カラフルステージ！ feat. 初音ミク」（通称：「プロジェクトセカイ」）。

本作では、ゲームには登場していない新しい「初⾳ミク」が、「プロジェクトセカイ」のキャラクター達と出会い、成⻑していく姿を、アニメーションスタジオP.A.WORKSにより完全オリジナルストーリーとして描かれます。

原作：セガ / Colorful Palette / クリプトン・フューチャー・メディア
監督：畑 博之
脚本：米内山 陽子
キャラクターデザイン／総作画監督：秋山 有希
サブキャラクターデザイン／総作画監督：辻 雅俊
プロップ設定：牧野 博美
美術監督：鈴木 くるみ
美術設定：塩澤 良憲
撮影監督：岩井 和也
色彩設計：手嶋 明美
CGIディレクター：小川 喬右・鈴木 晴輝
編集：髙橋 歩
音響監督：明田川 仁
音響効果：上野 励
音響制作：マジックカプセル
音楽：宝野 聡史
アニメーション制作：P.A.WORKS
配給：松竹
製作幹事：サイバーエージェント

初音ミク：ORIGINAL CV BY 藤田 咲
鏡音リン・鏡音レン：ORIGINAL CV BY 下田 麻美
巡音ルカ：ORIGINAL CV BY 浅川 悠
MEIKO：ORIGINAL CV BY 拝郷 メイコ
KAITO：ORIGINAL CV BY 風雅 なおと
星乃 一歌：野口 瑠璃子
天馬 咲希：礒部 花凜
望月 穂波：上田 麗奈
日野森 志歩：中島 由貴
花里 みのり：小倉 唯
桐谷 遥：吉岡 茉祐
桃井 愛莉：降幡 愛
日野森 雫：本泉 莉奈
小豆沢 こはね：秋奈
白石 杏：鷲見 友美ジェナ
東雲 彰人：今井 文也
青柳 冬弥：伊東 健人
天馬 司：廣瀬 大介
鳳 えむ：木野 日菜
草薙 寧々：Machico
神代 類：土岐 隼一
宵崎 奏：楠木 ともり
朝比奈 まふゆ：田辺 留依
東雲 絵名：鈴木 みのり
暁山 瑞希：佐藤 日向