《宇宙兄弟》，是在日本电视台的读卖电视台制作的日本电视动画作品，改编自日本漫画家小山宙哉的同名原作漫画作品《宇宙兄弟》。自2012年4月1日起至2013年3月31日于每周日7点00分到7点30分播出，并自2013年4月6日起至2014年3月22日改于每周六17点30分到18点00分播出。
自2012年4月1日起至2014年3月22日，在读卖电视台·日本电视台系列（NNS加盟29电视台）播出。全99话。该电视台在青年杂志连载的原作漫画与动画在全国网络播出，是从“企鹅掌门人”以来相隔了16年的时间。刚开始的一年间是在早晨播出，之后改为傍晚播出，此外原作中大人倾向的部分被抑制住。
原作中出场的真实日本宇航员，其名字均经过修改（例：毛利卫→毛莉、野口聪一→野渊聪一郎）。但在动画版中，由于得到JAXA的协助，得以使用真实姓名。
第13话和第26话中，野口聪一客串为自己的角色配音，在第26话除了野口聪一外，其他像是若田光一与星出彰彦都以无声面试官方式登场。
2012年9月，星出彰彦缔造了跨宇宙配音的创举，当时他正在国际太空站停留，并为自己的角色配音。
第37话，伦敦奥林匹克运动会柔道女子48kg级日本代表福见友子客串饰演沟口的同学。
第45话，歌手绫户智惠演出角色小町美智子。另外本作的原作者小山宙哉在第45话剧中的电视节目以艺人角色客串演出。
从节目开始的一年间，下回预告的后面出现的是少年时代的六太与日日人，发表著由JAXA所提供的太空探索的照片“本周的宇宙照片”的角落而存在着。在节目页面对某张被公开的照片而进行说明。
2013年4月6日开始，播出时间更改为星期六17点30分到18点00分，与之后紧接着播出的《名侦探柯南》合并成一个时段，读卖电视台制作的动画作品就这样变成1小时的播出时段，“柯南”是作为周刊少年Sunday（小学馆）的连载作品，因此没有一起共演的角色，节目开始前的交叉点是由南波兄弟在“在‘名侦探柯南’开始前的‘宇宙兄弟’”予以告知，配柯南的高山南以前导旁白“到目前为止的概述”的发展来叙说这个故事。但是富士电视台的跨网络电视台的大分电视台是，在2013年4月开始和从前播出时间没有改变，网络变成晚1天。因此造成NNS加盟29电视台全部的互联网动画都消失。
2013年7月6日是因为大型音乐特别节目“THE MUSIC DAY 音乐的力量”而停止播出。停止播出还有，在早晨时期的2012年8月26日（是为了24小时电视 “爱心救地球”）与同年12月30日（是为了‘放大焦点！！Saturday×电影妖怪人间贝姆特别篇’）然后这第三次，是在播出时段移动后的（傍晚时期）这是首次。还有2013年8月24日是为了“24小时电视”编辑，“名侦探柯南”这个播出时段提前播出了，17点00分的‘NNN news every.”是不变的，本作品是停播。还有2013年12月28日是18点30分因为大型运动电视特别节目“中居正广的8号胜负”的编辑关系，‘柯南’这个时段提前播出，‘news every.’是以‘NNN新闻’的浓缩版在17点20分播出，本作品是停播。但是2014年1月4日播出时间，是为了18点30分的“有吉研讨会”新春特别篇编辑的关系‘柯南’也提前播出，‘news every.’是以‘NNN新闻’在16点50分开始播出，本作品则是提早30分钟的17点00分开始播出，这是节目开播以来1年10个月才首次出现“播出时段提前”。
