REMOWは、TVアニメ「桃源暗鬼」日光華厳の滝編を10月2日から放送すると発表した。発表に合わせて新ビジュアルとプロモーションビデオが公開され、オープニングテーマは北山宏光の「Backlash」、エンディングテーマはTRACK15の「Hand in Hand」に決定した。

新キャストとして、鈴村健一が桃浦楔、梶裕貴が桃津木斟、谷山紀章が桃尾旋律を演じる。新シーズンに先立ち、9月30日に「京都編」、10月1日に「練馬編」の特別総集編が放送される。

アニメは10月2日25時（実質10月3日午前1時）JSTから、日本国外のプラットフォームでも配信開始となる。REMOWは、新編で式と羅刹学園の生徒たちが日光の華厳の滝周辺にある研究施設と遭遇することをあらすじとして紹介している。