PSP用ゲーム『けいおん! 放課後ライブ!!』は、2010年9月30日にセガから発売されたリズムアクションゲームです。人気アニメ『けいおん!』第1期を題材とし、桜が丘高校軽音部「放課後ティータイム」のメンバーの日常と演奏を体験できます。プレイヤーは平沢唯、秋山澪、田井中律、琴吹紬、中野梓の5人から選択し、それぞれの担当楽器に合わせた譜面で全19曲のリズムアクションをプレイします。同じ曲でも選択キャラクターによって譜面が異なるのが特徴です。ゲームシステムは、画面上の音符アイコンとタイミングバーが重なる瞬間にボタンを押す方式で、成功するとコンボが繋がり、失敗するとテンションが下がります。演奏クリア後はちびキャラ用プレゼントやインテリアアイテムが獲得でき、キャラクターの衣装を着せ替えることも可能です。PSPのアドホック通信に対応しており、最大5人での協力セッションが楽しめます。発売初週には17万本を販売し、ファミ通クロスレビューでゴールド殿堂入りを果たすなど、高い評価を得ました。2011年にはPSP the Best版もリリースされています。