漫画「姐姐的妄想日记」是连载于小学馆「周刊少年SUNDAY」的姐系作品，本次动画的声优和广播剧一样，由小清水亚美饰演“弟控”的姐姐霭子，而弟弟辉则由水岛大宙饰演！霭子的亲友香澄则由明坂聪美献声ccc
动画收录了原作中的6篇内容以及原创的3话故事。
OAD随漫画单行本第4卷发售。
千叶翔也,上田丽奈,鬼头明里,小林千晃,内田雄马
伊濑茉莉也,伊藤美来,小山力也,东山奈央,小野大辅,村濑步,松本和香子,绪方惠美,小野贤章,井上喜久子,绿川光,斧笃,间宫康弘,稻田彻,大塚芳忠,水树奈奈,久保由利香,平田广明,高木涉,山口胜平
齐藤壮马,高桥李依,小市真琴,八代拓,大西沙织,内田雄马,日野聪,古川慎,山下大辉,山根绮,中村悠一
新福樱,浦和希,吉高志音,千叶翔也,猪股慧士,上村祐翔,田所梓,梅原裕一郎,名冢佳织
阿部菜摘子,桜木つぐみ,若山诗音,村上真夏,久野美咲,岛袋美由利
大塚刚央,石毛翔弥,市道真央,东地宏树,田中有纪,土师孝也,铃木崚汰,若山诗音,水中雅章,千本木彩花,安田陆矢,新祐树