尽管明治在外表和行为上都显得女性化,但她的性取向仍然是女性。在一次偶然的相遇中,明治和她以前的同学町田惠太相遇了,町田惠太认出眼前的美女是前一堂课上一个不知名的假小子,非常震惊。后来,一次偶然的机会,明治和后藤开始了同居生活,在这个过程中,后藤逐渐接受了明治的独特性。
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。