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。
土岐隼一 小清水亚美 伊藤美来
铃代纱弓 梅田修一朗 稻垣好 青山吉能 白石兼斗 小清水亚美 水田山葵
关智一 钉宫理惠 岛崎信长 小清水亚美 浪川大辅 土师孝也 田中敦子 高桥智秋
市道真央 诸星堇 三石琴乃 小清水亚美 茅原实里 高桥李依 福岛润 雨宫天 堀江由衣 生天目仁美 原纱友里 花泽香菜 悠木碧 泽城美雪 井口裕香 川澄绫子 苍井翔太 沼仓爱美 小仓唯 日高里菜 江越彬纪 浅仓杏美 阿澄佳奈 小岩井小鸟 大桥彩香 田所梓 今井麻美 洲崎绫 德井青空 大坪由佳 下田麻美 桥本千波 佳村遥 阿部敦 高桥智秋 丹下樱 国府田真理子 松崎丽 新田惠海 伊藤美来 立花理香
绪方惠美 鬼头明里 千叶翔也 内田雄马 佐藤未奈子 土岐隼一 安济知佳 水岛大宙 小林大纪 津田健次郎 由爱可奈 吉田有里 森永千才 金泽舞
吉永拓斗 柿原彻也 金田朋子 坂本千夏 雨宫天 寺崎裕香 胜杏里 中村悠一 久川绫 井上麻里奈 皆川纯子 水岛大宙 杉田智和 横山智佐 大友龙三郎 铃木达央 泽城美雪 山崎和佳奈 三宅健太 折笠爱 阿部敦
星咲イリア 十利須我里（日野聡） 木島宇太（水岛大宙） 先割れスプーン（鸟海浩辅） 平井達矢（平川大辅） 星川未流来 石川ゆうすけ（寺岛拓笃）
渡边明乃 竹若拓磨 福山润 幸田夏穗 冰上恭子 优希比吕 中岛麻实 池水通洋 辻亲八 大仓正章 山野井仁 小松由佳 川津泰彦 永井宽孝 中博史 津嘉山正种 佐久间夏生 高冢正也 一条和矢 天田益男 立野香菜子 石井康嗣 羽鸟靖子 菊地祥子 矢部雅史 津村真琴 高木礼子 竹口安芸子 大西健晴 宇垣秀成 藤本隆行 西前忠久 大场真人 远藤守哉 石川洋昭 川上伦子 麻生智久 土屋利秀 福田信昭 涉谷茂 挂川裕彦 上田祐司 今村直树 田中一成 饭田利信 后藤邑子 室园丈裕 布目贞雄 田中大文 上别府仁资 水岛大宙
真田麻美 泽城美雪 冰上恭子 龟井芳子 林原惠美 鸟海浩辅 铃木千寻 佐伯志 明坂聪美
濑户麻沙美 明坂聪美 东城日沙子 久保田未梦 田村奈央 大久保瑠美 大地叶
斋藤桃子 平野绫 生天目仁美 明坂聪美 津田匠子 谷山纪章 羽多野涉
山下誠一郎 千菅春香 花泽香菜 佐藤聪美 明坂聪美 丰永利行
野泽雅子 古川登志夫 青野武 千叶繁 江川央生 古谷彻 江森浩子 银河万丈 田中真弓 鹤广美 堀川亮 饭冢昭三 庄真由美 渡边菜生子
吉野裕行 神田朱未 叶月绘理乃 大原沙耶香 辻步美 佐藤利奈 伊藤静 川田绅司
种崎敦美 冈本信彦 东地宏树 上田耀司 市之濑加那 小林千晃
后藤沙绪里
诹访部顺一 吉野裕行 矢岛正明 石冢运升 佐武宇绮 畠山航輔 银河万丈
潘惠美 日高范子 日笠阳子 折笠富美子 村川梨衣 上田丽奈 村濑迪与 志田有彩
KAORI 大塚芳忠 新谷真弓 斋藤彩夏 绿川光 爱河里花子 荒木香惠
二见一树 木村雅 小出由华 石井洋祐 向井亚纪 井上碧 石井宁 国分佐智子
小山百代 三森铃子 富田麻帆 佐藤日向 岩田阳葵 小泉萌香 相羽爱奈 生田辉 伊藤彩沙
今井由香 神田朱未 甲斐田裕子 田村由香里 千叶纱子
濑户麻沙美 松冈祯丞
三户耕三 渡边明乃 小野凉子 山崎バニラ 中井和哉 筱原惠美 田中正彦 堀川仁 須藤祐実 宫泽正 小清水亚美 三ツ木勇気 堀江由衣 三木真一郎 古岛清孝 风间勇刀 藤原启治 志村知幸 铃木达央
演员：野泽雅子 古川登志夫 青野武 千叶繁 江川央生 古谷彻 江森浩子 银河万丈 田中真弓 鹤广美 堀川亮 饭冢昭三 庄真由美 渡边菜生子
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演员：吉野裕行 神田朱未 叶月绘理乃 大原沙耶香 辻步美 佐藤利奈 伊藤静 川田绅司
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演员：种崎敦美 冈本信彦 东地宏树 上田耀司 市之濑加那 小林千晃
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