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。
小清水亚美 薄井友里 首藤志奈 东城日沙子 内田直哉 金井美香 大森心 铃木崚汰 高桥智秋 樱井孝宏 宫内敦士 大塚明夫 武内骏辅 前野智昭 平川大辅 明坂聪美 辻亲八 濑户桃子 堀江瞬 速水奖 入野自由 松冈祯丞 梅原裕一郎 市道真央 阪口周平
小市真琴 本渡枫 小清水亚美 潘惠美 高桥李依 浦和希 水树奈奈
甲斐田幸 黑泽朋世 日笠阳子 加隈亚衣 广桥凉 种田梨沙 中原麻衣 福圆美里 小清水亚美 石上静香 德井青空 安野希世乃 山寺宏一 日高范子 伊藤加奈惠 坂本真绫 天崎滉平 堀江瞬 千本木彩花 竹达彩奈 高垣彩阳 银河万丈 庄司宇芽香
野上尤加奈 中村悠一 岛村侑 水岛大宙 早见沙织 堀江由衣 小野大辅 水桥香织 鹿野优以 伊藤静 浅野真澄 钉宫理惠 浅川悠 山口胜平
福山润 渊上舞 浅沼晋太郎 水岛大宙 田中美海
福山润 渊上舞 洲崎绫 冈本信彦 佐藤聪美 逢坂良太 浅沼晋太郎 杉田智和 伊藤静 矢作纱友里 水岛大宙 河原木志穗 间岛淳司 植田佳奈 内藤玲 宫野真守
福山润 渊上舞 冈本信彦 洲崎绫 逢坂良太 浅沼晋太郎 沼仓爱美 矢作纱友里 山谷祥生 佐藤聪美 间岛淳司 河原木志穗 田中美海 松浦千惠 金元寿子 水岛大宙 诹访彩花 川边俊介 木村昴 下妻由幸 斋藤枫子 原泽晃绮 内藤玲 日野未步 高桥伸也 植田佳奈 宫下荣治 杉田智和 伊藤静 间宫胡桃 速水奖 藤田咲 绪方惠美 真殿光昭 竹内良太 宫野真守 石川界人 高木俊 胜杏里 明平铁平 三宅健太 子安武人 村濑克辉 伊丸冈笃 川澄绫子 岛崎信长
木下铃奈 上田瞳 明坂聪美 三苫纮平 大地叶 志村贵博 加藤涉 畠中祐
三宅健太 中村有岐 冈野浩介 柚木凉香 明坂聪美 清水理沙 田中亮一
高垣彩阳 明坂聪美 户松遥 下野纮 斋藤千和 丰崎爱生 三瓶由布子 山本和臣 茅原实里 井口裕香 内田彩 斋藤桃子 七绪春日 天田益男 井上喜久子 南央美 志村知幸 梶裕贵
山寺宏一 上坂堇 子安武人 佐藤节次 冬马由美 桧山修之 渡边明乃 置鲇龙太郎 谷昌树
飞田展男 坂本洋子 关俊彦 荒木香惠 绿川光 天野由梨 渡部猛 德丸完 有本钦隆 金丸淳一 佐藤蓝 铃木玲子 关智一 樱井敏治 山崎巧 三谷幸子 丸田麻里 真山亚子 久川绫 岛本须美
丰崎爱生 大原沙耶香 田村睦心
中村悠一 佐藤聪美 大龟明日香 伊藤加奈惠 金元寿子 茅野爱衣
小林裕介 碧乃梨心 长绳麻理亚 小野大辅 宫田俊哉 金光宣明 中村栞奈 浦和希
内田雄马 古川慎 神谷浩史 佐藤元 梅原裕一郎 土田玲央 千叶翔也 日野聪 前野智昭 花江夏树 竹田海渡 小野友树 齐藤壮马 野岛裕史 野岛健儿
森田成一 樱井孝宏 小西克幸 三浦祥朗 粕谷雄太
梅田修一朗 石川由依 茅野爱衣 富田美忧 泽城美雪 楠木灯 森川智之 阿座上洋平 小針彩希 坂泰斗 小清水亚美 河濑茉希 白石晴香 稻田彻 佐藤利奈
富泽风斗 宫崎葵 南明奈 村上昌爵 入江甚仪 纳谷六朗 藤原启治 矢岛晶子 真柴摩利 田中秀幸 安达直人 今泉玲奈 上村祐翔 小越勇辉 千叶翔也 黑葛原未有 日高里菜 横川贵大 中尾明庆 麻生久美子 高桥克实
芦田爱菜 洼田正孝 立川志の輔 小池荣子 藤森慎吾 野间口彻 伊藤沙莉 宫根诚司 大平祥生 饭尾和树 山内圭哉 国村隼
堀江瞬 齐藤壮马 石川界人 青山穣 茅野爱衣
津田健次郎 高尾奏音 石原夏织 户松遥 丰崎爱生 佐藤利奈 生天目仁美 德井青空 森久保祥太郎 久保由利香 荒浪和沙 木下铃奈 樱咲千依 市道真央 关智一 斋藤千和
演员：山寺宏一 上坂堇 子安武人 佐藤节次 冬马由美 桧山修之 渡边明乃 置鲇龙太郎 谷昌树
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演员：飞田展男 坂本洋子 关俊彦 荒木香惠 绿川光 天野由梨 渡部猛 德丸完 有本钦隆 金丸淳一 佐藤蓝 铃木玲子 关智一 樱井敏治 山崎巧 三谷幸子 丸田麻里 真山亚子 久川绫 岛本须美
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演员：丰崎爱生 大原沙耶香 田村睦心
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