《少女与战车剧场版》是由水岛努执导的一部完全新作剧场版动画，由吉田玲子担当人物原案。作品与OVA的制作同时公开。动画于2015年11月21日在日本上映。4DX版2016年2月20日在日本上映；2016年5月12日在中国香港上映。《少女与战车剧场版》故事讲述的是以使用战车的武道“战车道”为准则的少女们，描绘了女子高中生校园日常的“治愈·坦克·物语”。在关乎学校存续的第63回战车道全国高中生大赛中取得优胜后，大洗女子学园回归了平稳的日常。某天，大洗町将要举办一场表演赛。与大洗女子学园和知波单学园的混合队伍对战的是，圣葛罗莉安娜女学院与真理高中的混合队伍。如今已经完全变成大洗町红人的大洗女子学园战车道队得到了镇民的热烈声援。通过战斗萌生友情的选手们。比赛结束后就一同去泡温泉，在交谈中绽放花朵。此时，学生会长角谷杏由于“紧急要事”而被唤回学园舰。大洗女子的成员们对此感到奇怪。究竟“紧急要事”是……？大洗女子学园，决断之时——新的比赛（战斗）开始了！