原作では舞台となっている具体的な地名は漢字を変更するなどして架空の地名にされており、モデルとなっている場所は曖昧にされているが、原作者である谷川流の出身地・兵庫県西宮市周辺がモデルで、アニメ版でも同地でロケハンが行われていることが公式に明かされている。作中での背景は実際の風景が再現されており、主人公達が通う「県立北高等学校（北高）」のモデルは、原作者・谷川流の出身校である兵庫県立西宮北高等学校となっている。これに合わせて、第2話の席替えのくじ引きシーンに使用された空き缶は、関西ではなじみの薄い鳩サブレーからゴーフル（神戸風月堂）のものに変更された。なお、アニメでの登場人物の会話は首都圏方言のみで行われている。原作でも、会話はほぼ総て首都圏方言であるが、キョンのモノローグ的な部分は「けったいな」などの関西弁の表現もかなり含まれている。西宮北口駅の近くにある珈琲屋ドリームが同一の店名でSOS団が良く行く喫茶店として、尼崎市の中央商店街や三和本通商店街が祝川商店街（西宮市には｢夙川｣が実在する）として、大阪府大阪市の梅田駅周辺が閉鎖空間の入口として、西宮市高木東町にあるSports Domeかわらぎがハルヒ達が遊びに行くバッティングセンターとして、乗車する車両に阪急甲陽線で運用されている阪急6000系電車が使われているなど多くの箇所でロケハンが行われた。なお、兵庫県は、これら舞台として使われた実在の施設を、観光コースとして整備する案を2008年に表明したが、その後動きは無い。西宮市では初の公式イベントとして、2012年10月27日から11月11日まで西宮まちたび博の一環（まちたび博の一環であるが「SOS団in西宮に集合よ!」については運営は地域情報サイト西宮流)である「SOS団in西宮に集合よ!」が開催された。会場には谷川流から寄せられた西宮市への思いを記したメッセージが掲示され、後に公式サイトで全文が公開された。
1期の提供画面には涼宮ハルヒ役の平野綾が描いたねこマンが使われた。もともとは台本の裏に落書きしたキャラクターだったが、監督の石原立也がこれを見つけて気に入ったことから提供バックに使用された。各話によって異なるデザインのねこマンが使われている。ねこマンは本編でも何度か登場しており、「射手座の日」では「みくる艦隊」旗艦の艦橋要員として、動くアニメーションで登場した他、公式サイトの背景にも使われていた。オープニング後の提供バックには冒険でしょでしょ？、エンディング後の提供バックにはハレ晴レユカイが流れる。2期の提供バックには実写が使われた。なお、各TV局によって提供バックのバージョンが異なっている。
次回予告は、2期（2009年TV放送、DVD、AT-X放送、WOWOW放送、BSプレミアム放送）では存在せず、2009年のTV放送時は次回放送のサブタイトルが公表されていなかった。
2006年のTV放送での次回予告は、時系列順での話数を言うハルヒに対し、毎回キョンがTV放送順での話数とサブタイトルを言って訂正する形式だった。2016年のBS11放送でも流された。DVDは最初に発売された『朝比奈ミクルの冒険 Episode00』を除いて時系列順に収録されている。DVDでの次回予告もそれにならう形となり、長門有希がサブタイトルを言う形式に変更された。（TV放送版の次回予告も映像特典としてDVDに収録されている。）
次回予告は後に発売された『第1期シリーズBDBOX』、『涼宮ハルヒの大成 Super Blu-ray BOX』に収録されている。『孤島症候群（前編）』と『射手座の日』のTV放送版の次回予告は、ライブDVD『涼宮ハルヒの激奏』にも収録されている。『ブルーレイコンプリートBOX』には収録されていない。
2006年版では超振り付け師 涼宮ハルヒによるキャラクターによるダンスが流れた。振付には多数のアイドルのPVを資料として使用しており、サビの部分には軽快な振り付けがなされている。なおダンスの間にはアニメ化されていない原作のシーンカットが挿入されている（オープニングにもアニメ化されていない原作のシーンカットがある。）。これにより、エンディングではダンスが途切れたため、視聴者から完全版を希望する声が寄せられ、DVD第7巻の映像特典にフルバージョンの完全版が収録された。ネット上ではCDの売り上げを1位にしようという運動が盛り上がり、プラカードを作ったファンもいたという。本作では、エンディングのキャストの表示（掲載順、位置、大きさ）がその回のキャラクター同士の関係性、心情、立場などによって変化するという演出がなされている。
キョンシーたちが暮らしている寺院で黒オジと白オジのキョンシーは、少年のキョンシーである小龍の美しい母、サイをめぐり日々競い合っていた。そしてサイの誕生祝いの日、祭りが開かれるなかで黒オジと白オジの2人は、彼女にどちらがふさわしいかを決闘ではっきりさせることにする。だが決闘をしてほしくなかった小龍は、自分が家出すれば争いをやめてくれると考え1人で森に入っていく。小龍がいなくなったことに気づいたキョンシーたちが森に捜索に行くが、皆怖がってちゃんと探すことができなかった。見かねたサイは、小龍を見つけてくれた者と一緒になると黒オジと白オジに話し、2人は小龍を探しに出かける。一方その頃、吸血鬼と化した弟を捕らえようと2人の兄が奮闘していた。兄たちは、弟が人間に戻るためにはキョンシーの血が必要だと知り、金道士にキョンシーの手配を頼んでいた。小龍が入った森では、かくれんぼをする冬冬たちやその彼らを驚かせようとキョンシーごっこをしている悪ガキたちがいた。冬冬の友達を怖がらせていた悪ガキたちの前に小龍が現れ、彼らを仲間のキョンシーだと思った小龍は人間を驚かせないよう忠告する。悪ガキたちは、小龍が本物のキョンシーであることに気づき逃げ出す。小龍は唯一森に残っていた冬冬を家まで追いかけて協力を頼むが、怖がった冬冬は彼を拒絶する。小龍がどこかに行った後冬冬は、男勝りな彼の母親に正座をさせられている父を見つける。父から座布団を持ってくるよう頼まれる冬冬だが、そのとき戻ってきた母に見つかり父はぶちのめされる。翌日、鶏小屋から卵が無くなっているのに気づいた母は、父の仕業だと考えてこてんぱんにする。それを見た冬冬が助けに入ってけんかをやめさせ、卵泥棒が小龍だと確信していた冬冬は小屋に潜んでいた小龍を札を使って追い出す。直後母から薬の使いを頼まれた冬冬は帰りに昨日の悪ガキたちと鉢合わせ、彼が買ったものが食べ物だと勘違いした悪ガキたちにぼこぼこにされる。ボロボロになった冬冬が家で寝込んでいると、そこに小龍が現れて冬冬の怪我を完治させる。怪我を治してくれた小龍に今までのことを詫びた冬冬は、彼と友達になり妹にも紹介する。