著：伏見つかさ、イラスト：かんざきひろによるライトノベル。既刊13巻(本編完結)。

コミカライズは電撃G'sMagazineで連載。作画はいけださくら。
続編の「俺の後輩がこんなに可愛いわけがない」の1話がpixivコミックで試し読みできる。

その他、ドラマCD、アニメ、ゲームなどのメディアミックス展開が行われている。

2019年8月に新垣あやせをヒロインとしたifルート小説の上巻、翌2020年6月に下巻が刊行された。
また、ifルート第二弾として「黒猫if」が、第三弾として「加奈子if」がそれぞれ発売予定。

主な登場人物

メイン

高坂桐乃（CV：竹達彩奈）
ヒロイン。京介の妹。
高坂京介（CV：中村悠一）
主人公。桐乃の兄。

桐乃の友達

黒猫/五更瑠璃（CV：花澤香菜）
オフ会で知り合った桐乃の仲間。

沙織・バジーナ（CV：生天目仁美）
オフ会で知り合った桐乃の仲間。
外見はどっからどう見ても陰からマモル!の陰守マモル
眼鏡をはずすと美人らしい。

桐乃のクラスメイト

新垣あやせ（CV：早見沙織）
桐乃のクラスメイトで親友。

来栖加奈子（CV：田村ゆかり）
桐乃のクラスメイトで友人。

京介のクラスメイト

田村麻奈実（CV：佐藤聡美））
京介の幼馴染でクラスメイト。

赤城浩平（CV：間島淳司）
京介のクラスメイト兼悪友。瀬菜の兄。

ゲーム研究会

赤城瀬菜（CV：伊瀬茉莉也）
京介の後輩。隠れ腐女子。

三浦絃之介（CV：井上剛）
ゲーム研究会部長。

真壁楓（CV：松岡禎丞）
ゲーム研究会の部員。

その他

高坂大介（CV：立木文彦）
桐乃と京介の父親。警察官。

高坂佳乃（CV：渡辺明乃）
桐乃と京介の母親。専業主婦。

田村いわお（CV：大津田裕美）
麻奈実の弟。

ブリジット・エヴァンス（CV：久野美咲 / 茅野愛衣<大人>）
イギリス出身の少女。

リア・ハグリィ（CV：木戸衣吹）
桐乃の留学先のルームメイト。

五更日向（CV：花澤香菜）
黒猫の上の妹。

五更珠希（CV：小倉唯）
黒猫の下の妹。

メルル（CV：田村ゆかり）
作中に登場するアニメ『星くず☆うぃっちメルル』の主人公。

アニメ

第1期

2010年10月より12月まで全12話が放送され、その後Web配信で12話から15話が配信された。
テレビアニメオリジナルエピソードも用意されている。TV放送版最終回では「京介が桐乃のアメリカ留学を前日に桐乃から打ち明けられ一悶着の末にアメリカ留学を取りやめる」という実質その後の原作の展開には繋がらないアニメオリジナルの結末になっている。
制作はAIC Build。

主題歌

オープニングテーマ
「irony」
歌 - ClariS
エンディングテーマ
「妹プリ〜ズ!」（第1話）
　歌 - 高坂桐乃（竹達彩奈）
「Shine!」（第2話）
　歌 - 高坂桐乃（竹達彩奈）
「ほらいずむ」（第3話）
　歌 - 高坂桐乃（竹達彩奈）
「白いココロ」（第4話）
　歌 - 新垣あやせ（早見沙織）
「オレンジ」（第5話）
　歌 - 高坂桐乃（竹達彩奈）
「マエガミ☆」（第6話）
　歌 - 田村麻奈実（佐藤聡美）
「Masquerade!」（第7話）
　歌 - 黒猫（花澤香菜）
「カメレオンドーター」（第8話）
　歌 - 沙織・バジーナ（生天目仁美）
「好きなんだもん!」（第9話）
　歌 - 高坂桐乃（竹達彩奈）
「いいえ、トムは妹に対して性的な興奮をおぼえています」（第10話）
　歌 - 来栖加奈子（田村ゆかり）
「アキハバラ☆だんす☆なう!!」（第11話）
　歌 - 高坂桐乃（竹達彩奈）、黒猫（花澤香菜）、沙織・バジーナ（生天目仁美）
「ただいま。」（第12話GOODEND）
　歌 - 高坂桐乃（竹達彩奈）
「READY」（第12話TRUE ROUTE）
　歌 - 高坂桐乃（竹達彩奈）
「†命短し恋せよ乙女†」（第13話）
　歌 - 黒猫（花澤香菜）
「贖罪のセレナーデ」（第14話）
　歌 - 黒猫（花澤香菜）、高坂京介（中村悠一）

挿入歌

「星くず☆うぃっちメルル」（第7話、第10話）
　歌 - メルル（田村ゆかり）

各話リスト

話数	サブタイトル
第1話	俺が妹と恋をするわけがない
第2話	俺が妹とオフ会に行くわけがない
第3話	俺の妹がこんなに可愛いわけがない
第4話	俺の妹が夏コミとか行くわけがない
第5話	俺の妹の親友がこんなに××なわけがない
第6話	俺の幼馴染がこんなに可愛いわけがない
第7話	俺の妹がこんなに小説家なわけがない
第8話	俺の妹がこんなにアニメ化なわけがない
第9話	俺の妹がこんなにエロゲー三昧なわけがない
第10話	俺の妹がこんなにコスプレなわけがない
第11話	俺の妹がこんなにメイドなわけがない
第12話	俺の妹の人生相談がこれで終わるわけがない GOOD END
第12話(web)	俺の妹の人生相談がこれで終わるわけがない TRUE ROUTE
第13話(web)	俺の後輩がこんなに腐ってるわけがない
第14話(web)	俺の後輩がこんなに可愛いわけがない
第15話(web)	俺の妹がこれで最終回なわけがない

第2期

タイトルは「俺の妹がこんなに可愛いわけがない。」
2013年4月から6月まで13話までが放送され、ラスト3話はWebで世界同時配信された。制作はA-1Pictures。A-1は後にエロマンガ先生でもテレビアニメ版の制作担当をする。

主題歌

オープニングテーマ
「reunion」
歌 - ClariS

各話リスト

話数	サブタイトル
第1話	俺の妹が再び帰ってくるわけがない
第2話	信じて送り出したお兄さんが携帯美少女ゲームにドハマリしてセクハラしてくるようになるわけがない
第3話	俺の友達が眼鏡を外すわけがない
第4話	俺の妹のライバルが来日するわけがない
第5話	俺が妹の彼氏なわけがないし、俺の妹に彼氏がいるわけがない
第6話	俺の妹が家に彼氏をつれてくるわけがない
第7話	俺が後輩と恋人同士になるわけがない
第8話	俺が後輩とひと夏の思い出を作るわけがない
第9話	俺の妹がこんなに可愛いわけがない！
第10話	俺の妹がウエディングドレスを着るわけがない
第11話	一人暮らしの兄貴の部屋に妹達が押しかけるわけがない
第12話	マジ天使すぎるあやせたんが一人暮らしの俺んちに降臨するわけがない
第13話	妹が兄に恋なんてするわけない
第14話(web)	俺が彼女に告白なんてするわけがない
第15話(web)	俺の妹がこんなに可愛い
第16話(web)	俺の妹がこんなに可愛いわけがない。