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。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。
中村栞奈,石川界人
七海弘希,内田真礼,丰崎爱生,木村良平,齐藤壮马,高田忧希,黑泽朋世,松冈祯丞,羽多野涉,伊藤静,乃村健次,稻田彻,高垣彩阳,铃木爱奈,津田健次郎,野上尤加奈,东地宏树
千叶翔也,上田丽奈,鬼头明里,小林千晃,内田雄马
佳原萌枝,Lynn,安野希世乃,朝日奈丸佳,河濑茉希,巻野椿,远野光
市川太一
高山南,山崎和佳奈,神谷明,小山力也,林原惠美,山口胜平,田中秀幸,岛本须美,绪方贤一,堀川亮,松井菜樱子,宫村优子,岩居由希子,大谷育江,高木涉,高岛雅罗,堀之纪,立木文彦,小山茉美,三石琴乃,置鲇龙太郎,日高范子,池田秀一,古谷彻
榎木淳弥,鬼头明里,花泽香菜,上坂堇,藤泽奖,绪方惠美,诹访部顺一,悠木碧
内田秀,户谷菊之介,井泽诗织,日野麻里,橘龙丸,土岐隼一,贯井柚佳,真野步,名冢佳织,古川慎
未知
鳕子,青野武,茶风林,柏仓敦,菊池正美,水谷优子,田野惠,飞田展男
更新至13集
更新至22集
全24集
第6集
更新至26集
第1215集
12集全
全12集
12集全
第1359集完结