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。
平川大辅 小清水亚美 吉永拓斗 杉田智和 河西健吾 森永千才 河濑茉希 大野智敬 田村好 永濑安奈
津田宽治 平野良 星野勇太 清水优 土屋咲登子
和久野爱佳 优木加奈 清水爱 和泉忍 福圆美里 矢作纱友里 浅见香月 久次米渚 杉田智和
梶裕贵 川井田夏海 寺泽百花 下野纮 丰永利行 兴津和幸 くまいもとこ 日笠阳子 清水理沙 上田丽奈 松山鹰志
远藤绫 茅野爱衣 杉田智和 水岛裕 大原惠美 天崎滉平 太田贵子 笠间淳 橘龙丸 七海弘希 八乙女光 和泉风花
胜村政信 石田光 长井短 臼田麻美 丸山智己 佐藤江梨子 矢吹奈子 番家天嵩 松仓海斗 宫馆凉太 水岛凛
张柏芝 刘青云 古天乐 原岛大地 秦沛
高山南 林原惠美 山口胜平 山崎和佳奈 小山力也 绪方贤一 岩居由希子 高木涉 大谷育江 草尾毅 深见梨加 水岛裕 田原阿尔诺 白石稔 佐藤正治 辻亲八 秋元羊介 田中亮一 莲池龙三 杉山大 真山亚子 百百麻子 楠大典 浅川悠 岩永哲哉 香川照之 广末凉子
榎木淳弥 福山润 高桥李依 茅野爱衣 富田美忧 松冈祯丞 井泽诗织 江口拓也 山下大辉 本渡枫 中井和哉 德井青空 明坂聪美 宫内敦士 芹泽优 白石凉子 前田玲奈 蓝原琴美 矢吹真央
关根明良 柿原彻也 河西健吾 天崎滉平 Lynn 水中雅章 天野聪美
藤寺美德 小鹿奈绪 櫻井みゆき 安雪璃 佐藤聪美 日野聪 入野自由 陶山惠实里 寿美菜子 日高里菜
入野自由 寿美菜子 佐藤聪美 日高里菜 日野聪 陶山惠实里 藤寺美德
能年玲奈 细谷佳正 尾身美词 稻叶菜月 牛山茂 新谷真弓 小野大辅 岩井七世 潘惠美 京田尚子 涩谷天外 小山刚志 津田真澄
奥野壮 押田岳 大幡诗绘理 渡边圭祐 板垣李光人 绀野彩夏 兼崎健太郎 生濑胜久
小清水亚美 堀江由衣 生天目仁美 清水香里 能登麻美子 平野绫 小林优 浅川悠 樱井真子 福井裕佳梨 大原沙耶香 高木俊 高桥广树 川田绅司 岸尾大辅 保村真 桧山修之 安元洋贵
神谷浩史 坂本真绫 堀江由衣 樱井孝宏
国府田麻理子 兴梠里美 岛方淳子 上田祐司 三木真一郎 千叶繁 平野文 古川登志夫 青野武
坂本真绫 铃村健一 本田贵子 田中理惠 藤村步
未知
田村由香里 水树奈奈 植田佳奈 清水香里 真田麻美 柚木凉香 一条和矢 小林沙苗 久川绫 高桥美佳子 大原沙耶香 水桥香织 桑谷夏子 松冈由贵 阪田佳代 钉宫理惠 清水爱 佐久间红美 五十岚丽 浅野真澄 野上尤加奈 平井启二 中村知子 柿原彻也 唐娜·伯克 凯文·英格兰德 亚历桑德拉·海费林 韦恩·多斯特 青木强 松本忍 内匠靖明
小野坂昌也 梶裕贵
神谷浩史 内田真礼 梶裕贵 丰崎爱生 小野大辅 大川透 今井麻美 下野紘
高野麻里佳 石原夏织 金元寿子 津田美波 优木加奈 日冈夏美
松冈祯丞 市道真央 内田真礼
演员：能年玲奈 细谷佳正 尾身美词 稻叶菜月 牛山茂 新谷真弓 小野大辅 岩井七世 潘惠美 京田尚子 涩谷天外 小山刚志 津田真澄
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演员：奥野壮 押田岳 大幡诗绘理 渡边圭祐 板垣李光人 绀野彩夏 兼崎健太郎 生濑胜久
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演员：小清水亚美 堀江由衣 生天目仁美 清水香里 能登麻美子 平野绫 小林优 浅川悠 樱井真子 福井裕佳梨 大原沙耶香 高木俊 高桥广树 川田绅司 岸尾大辅 保村真 桧山修之 安元洋贵
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