11月20日，TV版动画《我喜欢的妹妹不是妹妹（日语：俺が好きなのは妹だけど妹じゃない）》在其官方网站和其官方推特宣布，动画第7话将延迟一周（11月28日）播出，本周的播出时间将会重播第6话。
动画已经于10月10日起在AT-X、东京MX、太阳电视台、爱知电视台、KBS京都、TVQ九州放送和BS11开始播出，动画也会通过网络视频服务dAnimeStore、AbemaTV播出，动画全篇共10话。
动画在播出后出现了大量作画崩坏的情况。在动画第6话片尾字幕中，出现了一个名叫“正值困太”的原画，这个名字并未出现在之前的动画片尾字幕中。虽然动画制作人员使用假名稀疏平常，但这个假名实在太过于奇怪，很有可能是制作人员借此表达自己的一些观点。
动画主要制作人员如下：
监督、角色设计：古川博之
总编剧：百濑祐一郎
总作画监督：古川博之、大野勉
道具设计：宫晓秀
美术监督：三宅昌和
色彩设计：柳泽久美子
摄影监督：今泉秀树
编辑：柳圭介
音响监督：小泉纪介
音响效果：仓桥裕宗
音乐：やしきん
音乐制作：MAGES.
动画制作：NAZ×Magia Doraglier
出品：imoimo制作委员会
动画片头曲《Secret Story》由ピュアリーモンスター演唱，片尾曲《起?承?転?结?序?破?急》纯情のアフィリア演唱。
动画之前公布的主要声优如下：
永见祐 cv 畠中祐
永见凉花 cv 近藤玲奈
冰室舞 cv 小仓唯
啊嘿颜双V手势老师 cv 赤﨑千夏
水无月樱 cv 荒浪和沙
篠崎丽华 cv 喜多村英梨
江坂 cv 真野步
神坂春菜 cv 永惠由彩
神坂秋乃 cv 中岛优衣
故事简介：
成绩优秀，还担任学生会长的完美优等生，初中三年级的妹妹永见凉花获得了轻小说大赏。而且小说的内容是“溺爱哥哥的妹妹的甜蜜恋爱物语”。明明作为哥哥的我一直都很严厉，但受到对轻小说和萌完全不懂的凉花的拜托，我代替她作为轻小说作家出道。仅仅如此已经麻烦不已了，被出版的小说还空前热销！我（妹妹）的粉丝——美少女轻小说作家和画师聚集在我的身边，凉花为了取材还对我说想要约会，但是我喜欢的其实是……
动画改编自惠比须清司原作、银太郎插图的同名轻小说作品，轻小说由富士见书房出版。轻小说在2017年10月21日的“Fantasia文库大感谢祭2017”中发表了动画化的消息。
