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。
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浅沼晋太郎 早见沙织 日野聪 福山润 白石晴香 前野智昭 市道真央 东地宏树 小山刚志 水岛裕 乡田穗积 牛山茂 细谷佳正 寿美菜子 园崎未惠 石田彰 本名阳子 榎本温子 大塚芳忠 田村睦心 立木文彦 下野纮