小銃や機関銃、擲弾筒、速射砲などの主要火器は、陸軍と共通であった。九五式軽戦車などの装甲戦闘車両も陸軍と共用のものがあった。完全にそのままではなく仕様変更を加えた、三十五年式海軍銃（陸軍三十年式歩兵銃を改良）、短十二糎自走砲（九七式中戦車を改良）のような例もある。海軍独自の兵器としては、ベルグマン機関短銃（正式には「自動拳銃」）や九三式装甲自動車などの装輪装甲車といった中国方面での劣兵力での市街戦に備えたものが特徴的なほか、特二式内火艇以下の水陸両用戦車を開発しており、また九六式二十五粍機銃など陸揚げした艦載火器を装備することも多かった。特別陸戦隊の装備火器を日本陸軍の同規模部隊と比べると、大口径の機関砲や装甲戦闘車両などが比較的充実していた。反面、肝心の小銃や軽・重機関銃は慢性的に不足しており、陸軍からイ式小銃などの余剰装備を提供されたり、ラバウル要塞では現地の第8方面軍司令官今村均大将の配慮により、陸軍在庫の新品小銃を多数都合してもらっている。兵の服装は艦上勤務と同じセーラー服であったが、野戦用には色彩が目立ちすぎたため、日露戦争時や上海事変時などには士官下士官ともども臨時にカーキ色に染め直すなどの措置がとられた。その後、1933年に褐青色と称する緑色の陸戦隊用被服が採用された。1942年には陸戦服類似の褐青色被服が略装として陸戦隊以外の海軍部隊でも広く用いられるようになり、1944年8月には第三種軍装と称して常用化、大戦末期の1945年には海軍全体の陸戦隊化が進む中で陸戦服を統合することとなった。第一次上海事変以降に使用するようになったヘルメット（九〇式鉄帽）は基本的に陸軍と同じものだったが、水筒などその他の装具は海軍独自のものが多い。装具の多くは長距離行軍などの本格的な野戦を想定した設計では無かったため、太平洋戦争（大東亜戦争）中にはしばしば不具合が発生した。特別陸戦隊の一部として設けられた空挺部隊用には、武器や服装で特殊なものがある（日本海軍空挺部隊#装備を参照）。上陸用舟艇としては、第二次世界大戦期には陸軍開発の大発や小発を特型運貨船と称して装備している部隊があった。太平洋戦争（大東亜戦争）中には、アメリカ海兵隊のLVTに相当する水陸両用車である特四式内火艇が少数配備された。さらに、海軍陸戦隊の編制内ではないものの、より大型の揚陸艦として、太平洋戦争（大東亜戦争）直前に哨戒艇（旧式駆逐艦）を改装して大発発進用のスロープなど追加したほか、戦車揚陸艦型の第百一号型輸送艦を建造している。なお、識別マークとしては「錨」の意匠がヘルメット（鉄帽）の帽章など各所に使用されたほか、車両には軍艦旗と同じ旭日旗が描かれていることが多い。部隊旗としては軍艦旗を用いる。
本作品のタイトル『ゼーガペイン』はキャッチコピー「消されるな、この想い 忘れるな、我が痛み」から採られた“是我が痛み（これ わが いたみ）”という意味が込められている（縮めて“是我痛”とも書く）。本作は『ガサラキ』を手かげたサンライズ第9スタジオが母体となり製作されている。マイクロソフトが企画段階から協力しており、本作のメカアクションは一部を除き3DCGで作画されている。16:9比率ハイビジョンサイズで制作されており、地上デジタル放送・BSデジタル放送・アニマックスではフルサイズ放送。地上アナログ放送では両サイドをカットして4:3サイズ放送。AT-Xでは16:9比率レターボックスサイズで放送。メディアミックスプロジェクト「プロジェクトゼーガ」の一環として作られており、アニメ本放送同年にXbox 360で販売されたゲームソフト2作品、アニメ放送が終了してから3年後の2009年に発売した小説と設定を共有している（ゲームの詳細はゼーガペイン (テレビゲーム)を、小説の詳細は『ゼーガペイン 忘却の女王』『ゼーガペイン 喪失の扉』を参照）。他に、アニメの番外エピソード3篇を収録したドラマCD「OUR LAST DAYS」も制作された。主人公のソゴル・キョウ役を演じた浅沼晋太郎は、本作がテレビアニメ初出演である。ヒロインのカミナギ・リョーコ役の花澤香菜も、本作がアニメ出演2作目であり、本格的なレギュラーは初めてだった。花澤は本作出演を機に、声優業に本腰を据えることになる。浅沼と花澤以外にも、門脇舞（現：門脇舞以）、井上麻里奈、中尾衣里ら新人、またはキャリアの浅い声優がキャスティングされている。第22話エンディングでは井上麻里奈のイラストが流された。シンギュラリティやバーチャルリアリティ、ループなどの要素を取り入れたSF作品であり、難解で倒錯した世界設定を丁寧な演出で数話をかけて視聴者に体感させるシリーズ構成となっているため、ファンの間では「ゼーガは第6話まで待て」と、自嘲気味に言われることがある。また、テレビ放送版では毎回OP映像が変わるなどの趣向が凝らされた。2010年9月に、Blu-ray BOXが受注限定生産でバンダイビジュアルより発売された。作品の舞台となった舞浜で記念イベントが開催され、朗読劇『ゼーガペイン・リーディング 消されぬ想い』が上演された。最終回後を描くオフィシャルなエピソードだが、再演やソフト化はされていない。2013年、「パチスロゼーガペイン」が稼働。アニメパートは新規に制作されており、ラストシーンを始め、オリジナルにはないカットが随所に追加されている。台詞はオリジナルのキャストにより新たに収録された。2015年、8月31日、テアトル新宿で「ゼーガペイン プロジェクトリザレクション 8.3.1.2015」が一夜のみ上映された。第21～26話に「パチスロゼーガペイン」用の新規映像を交えて再編集を施し、新規のオープニングを加えた約100分の長篇作品となっている。2016年3月、AnimeJapan2016にて複数の企画が発表。放送10周年を記念して、BD-BOXの一般発売が決定。さらに、新作カットを入れ再編集した新解釈の劇場版「ゼーガペイン Adaptation（アダプテーション）」が、10月15日から新宿ピカデリーなどで公開。また、テレビアニメでは名前だけ登場した「カノウトオル」らのキャラクター設定画が公開された。2016年8月に開催された「サンライズフェスティバル2016満天」にて『超圧縮・ミズハナ編』として公開された、第6話から第16話までの物語（アルティールがデータを奪取されてからリョーコがサルベージされて不完全復活するところまで）を再編集した特別編集版『ゼーガペイン Memories in the shell』が同年10月8日と12月24日、テレビ埼玉にて地上波放送された。