Jabarkan Animasi dari The SpongeBob Movie: Sponge Out of Water

Animasi untuk film diurus oleh Rough Draft Studios di Korea Selatan. Vincent Waller berkata, "Kami mendapat animasi kembali itu luar biasa." Film ini terdiri dari animasi tradisional dan laga hidup seperti film sebelumnya, dan juga menggunakan computer-generated imagery (CGI) untuk membuat para karakter 3D. Sherm Cohen, yang bekerja sebagai desainer karakter dan seniman papan cerita The SpongeBob SquarePants Movie dan meninggalkan acara pada 2005, kembali untuk mengerjakan film ini. Sutradara animasi seri Tom Yasumi dan Alan Smart mengerjakan lembar eksposur film. Kebanyakan rancangan karakter film berasal dari seri.

Dalam pratayang film Paramount yang akan datang pada 2012, film ini pertama kali ditunjukkan sebagai "film 3D" dengan "animasi seperti-CGI". Mengikuti rilis SpongeBob SquarePants 4-D: The Great Jelly Rescue, sebuah film 3D pendek dirilis pada 2013 di Nickelodeon Suites Resort Orlando, para eksekutif juga membicarakan tentang membuat stereoskopi 3D dalam film. Sutradara Tibbitt ditanya di Twitter tentang teknik animasi yang digunakan dalam film, dan menjawab, "[Aku] tidak ingin membocorkan apa-apa tetapi kebanyakannya 2D."

Pada Maret 2014, Paramount menayangkan cuplikan laga hidup film dalam National Association of Theatre Owners' CinemaCon. Situs web berita melaporkan bahwa film ini akan menggunakan CGI, dengan seorang staff Internet Movie Database berkomentar, "Ketika Paramount mengumumkan akan ada film SpongeBob SquarePants baru, diduga bahwa [film] itu akan dianimasikan (seperti inkaranasi SpongeBob lain). Cuplikan sangat pendek dari presentasi semalam menimbulkan pikiran itu salah – itu terlihat seperti ini adalah campuran CGI/live-action seperti Alvin and the Chipmunks, Yogi Bear, The Smurfs, dll." Dalam artikel dipublikasikan oleh ComingSoon.net, penulis Edward Douglas menulis: "Animasi CG-nya terlihat aneh". Philippe Duaman berkata bahwa elemen CGI dimaksudkan untuk memberi "penyegaran dan memberi dorongan baru" kepada para karakter.