剧场版动画《凉宫春日的消失》改编自日本轻小说家
谷川流原作的《
凉宫春日系列》轻小说的第4卷《凉宫春日的消失》，也是《凉宫春日系列》被改编的第一部剧场版动画。在2009年10月9日凌晨（日本习惯称为8日深夜）播放完毕的电视动画《凉宫春日的忧郁（2009年版）》最终话结尾，动画制作方京都动画公司发布了《凉宫春日的消失》剧场版动画化的消息。剧场版与此前的电视动画系列同为京都动画制作，于2010年2月6日在日本正式上映。
圣诞节即将来临，SOS团火锅派对的活动拍板以后，阿虚就带着烦恼回家。第二天，阿虚如常上学，但他很快注意到，学校发生了与平日完全不同的事。应该在后面的座位的凉宫春日不在，却换上了理应让长门有希消灭了的朝仓凉子；不仅是这样，全世界也都变了……。
动画中，春日、阿虚、谷口、国木田等人所属的1年5班的其他成员亦颇有生气，这个班级的同学各有特色，一举手一投足均有原因，而并非无机的背景版。根据人设兼总作画监督
池田晶子所说，其实由三年前（2006年）动画版开始，已经想象同学会在动画生动地活动。因此，同学校服的穿法、性格都经过设定，以便描写他们的活动。剧场版当中，除了冈部老师和阪中外，其他学生都是《
凉宫春日系列》推出以来首次以全名登场。
虽然《凉宫春日的消失》在上映之初仅选在在日本主要都市共计24家影院上映，但上映首周就开出了2亿日元的惊人票房，并挤进当周票房排行榜的第7名，最后总票房更是创下了8.3亿日元的纪录，观影人次超过60万人。这一数字也使得《凉宫春日的消失》创下当时日本深夜动画剧场版票房最高的纪录，直到2011年这一纪录被《
轻音少女》剧场版打破。
除日本外，剧场版《凉宫春日的消失》于2010年10月22日起在中国台湾地区的8家影院上映。12月2日起亦在中国香港地区正式上映，亦推出11月13日及11月27日在MCL德福戏院上映的优先场，八天后（10月14日）再加推三场优先场。
剧场版《凉宫春日的消失》的蓝光（Blu-ray）和DVD光碟于2010年12月18日发售。蓝光和DVD光碟又分别有限定版和通常版两个版本，共四个版本。在蓝光和DVD的限定版光碟中，除了收录了约164分钟的剧场版动画外，还收录了包括《取景映像（“甲南医院”篇）》、《BGM录音实况（VICTOR STUDIO、澳洲）》、东京各家电影院首映式的舞台致词、《Cutting、Dubbing、影片剪辑作业实况》、《剧场版主题曲<优しい忘却>PV 制作花絮》等约150分钟的特典影像，和“豪华明信片套组”、特制“透明幻灯片插画组”、《剧场版用宣传手册缩印版》等赠品（封入特典）。在蓝光限定版光碟中还会附赠《凉宫春日的消失剧本集》。