谷川流の小説原作による2006年の大ヒット作品『涼宮ハルヒの憂鬱』。この2009年版は2006年版をリニューアルした内容といえ、2006年版の各エピソードを基本的にそのまま毎週放送する一方、第8話以降は要所に新作を挿入。2006年の倍の全28話分がこの2009年版は放送された。
　高校一年生の破天荒な女子・涼宮ハルヒは退屈な日常を吹き飛ばせとばかりに男子のキョンたち周囲を巻き込んで今日も大騒ぎ。そんな彼女がSOS団の部室に笹をもって登場。今日は七夕だった。その日、キョンは未来人のみくるから3年前へタイムスリップするよう頼まれる。はたして彼が3年前の夜に出会った少女とは……？
　本作も京都アニメーションが制作を担当。おおむねは前作のスタッフがそのまま参加している。第12〜19話の「エンドレスエイト」は各話同様の物語を8エピソード繰り返すという特殊な趣向で描かれ、ファンのみならず各方面で話題を呼んだ。