主題歌 オープニングテーマ「DreamRiser」 作詞 - こだまさおり 作曲 - rino 編曲 - h-wonder 歌 - ChouCho
※第1話のみエンディングとして使用された。
エンディングテーマ「Enter Enter MISSION!」（第2 - 12話、OVA） 作詞 - 畑亜貴 作曲 - 矢吹香那、佐々木裕 編曲 - 佐々木裕 歌 - あんこうチーム
西住みほ（渕上舞）、武部沙織（茅野愛衣）、五十鈴華（尾崎真実）、秋山優花里（中上育実）、冷泉麻子（井口裕香）
※エンディングに描かれるキャラクター達と乗っている戦車は、各話ごとに入れ替わる。
挿入歌 「あんこう音頭」（第4・5.5・9話） 作詞 - 吉田玲子 作曲 - 水島努 編曲 - 藤井丈司 歌 - 佐咲紗花
※第9話はみほ(渕上舞)によるアカペラ
「カチューシャ Sung by カチューシャ&ノンナ」（第8話） 作詞 - ISAKOVSKIJ MIKHAIL VASILEVICH 作曲 - BLANTER MATVEJ ISAAKOVICH 編曲 - 浜口史郎 歌 - カチューシャ（金元寿子）、ノンナ（上坂すみれ）
「ジョニーが凱旋するとき」（第2話） 作詞・作曲 - パトリック・ギルモア 歌 - 秋山優花里（中上育実） ※鼻歌。
「コサックの子守唄」（第9話） 作詞・作曲 - M・レールモントフ 歌 - ノンナ（上坂すみれ） アカペラ。 ノンナ役・上坂すみれのアドリブである。 ※上坂は実際に大学でロシア語を専攻している。
「雪の進軍」（第9話、OVA第5話） 作詞・作曲 - 永井建子 歌 - エルヴィン（森谷里美）、秋山優花里（中上育実） アカペラ プラウダ戦の最中、エルヴィンと優花里がこの曲を歌いながら徒歩で偵察を行った。 ※鼻歌とアカペラは台詞扱いのため、挿入歌としてエンディングにクレジットされていない。
BGM
他校の登場シーンなどでは、モチーフとなった各国の民謡や軍歌などを編曲した楽曲が使用されている。
聖グロリアーナ女学院 - 「ブリティッシュ・グレナディアーズ」（第3・4・5.5話）
サンダース大学付属高校 - 「リパブリック讃歌」（第4・5話） 「アメリカ野砲隊マーチ[86] 」（第6・10.5話）
プラウダ高校 - 「くるみ割り人形（行進曲、金平糖の精の踊り）」（第8話） 「ポーリュシカ・ポーレ」（第9話）、「カチューシャ」（第9話）
黒森峰女学園 - 「エーリカ」（第10・10.5話） 「パンツァー・リート」（第11話）
※楽曲の題名はオリジナルサウンドトラック（OST）収録のもの 「くるみ割り人形（行進曲、金平糖の精の踊り）」のみ未収録
イメージソング ガールズ&パンツァー応援歌「それゆけ！ 乙女の戦車道!!」 作詞 - 水島努 作曲・編曲 - 伊藤真澄 歌 - あんこうチーム
西住みほ（渕上舞）、武部沙織（茅野愛衣）、五十鈴華（尾崎真実）、秋山優花里（中上育実）、冷泉麻子（井口裕香）
PVやサウンドドラマで使用された。 ※ 歌詞は6番まであり、歌う順番は沙織（茅野）→華（尾崎）→優花里（中上）→＜間奏＞→麻子（井口）→みほ（渕上）→5人全員。 シングル「Enter Enter MISSION!」にカップリング曲として収録されている。 また、サウンドトラックには関連楽曲の「乙女のたしなみ戦車道マーチ！」、「健闘を讃え合います！」、「それゆけ！ 乙女の戦車道!!（Wind Orchestra ver.）」が収録されている。