本次公开的第二季动画标题为《我的妹妹哪有这么可爱。》，乍看之下似乎与第一季没什么区别，其实区别就在于最后的一个“。”句号。本次有意将第一季标题加上句号作为第二季的标题，不得不令人联想第二季是否意味着真正完结？
春季的高中排球宫城县预选中， 在一番激斗后取胜，终于实现在全国大赛中出场这一夙愿的乌野高中排球部。 就在他们为全国大赛做准备的时候， 传来了影山受到全日本青年强化合宿召集的消息。 而月岛也受到宫城县一年级选拔强化合宿的召集。 同为一年级，对于差距感到不安的日向，擅自前去参加宫城县一年级选拔强化合宿，但……！？ 以全国大赛正赛为目标，日向、影山以及乌野高中排球部开始了更加艰巨的挑战——！！
故事发生在一处温馨但偏僻的田园小镇奥木染，双亲过世的少年春日野悠（桥本隆 配音）带着体弱多病的妹妹春日野穹（田口宏子 配音）千里迢迢的来到了这里，准备寄宿在祖父留下的房子中。虽然照顾妹妹的起居很辛苦，但悠还是拥有了一段难得愉快的时光。 在这里，悠遇见了幼年的玩伴天女目瑛（阪田佳代 配音），成熟温柔的姐姐依媛奈绪（猪口有佳 配音），认真可爱的大小姐渚一叶（小野凉子 配音）等热情亲切的朋友们，还有同班损友中里亮平（中国卓郎 配音）的插科打诨让他笑口常开。同时，一些模糊的回忆逐渐的浮上了心头，是和谁有过怎样的约定呢？面对着面前似曾相识的风景，悠的记忆开始苏醒。
阿久津栄太（あくつ えいた）は、ぼっちで陰キャのメカオタク。 そんな彼にも、心ひそかに憧れる女の子がいた。 超美人で明るい人気者のギャル・我妻マキナ（あがつま まきな）である。 そのマキナが、ある夜、栄太の家の玄関に現れる。 何やら様子のおかしい彼女が、いきなり裸をあらわにしてみせると…… そこにあったのは、人間とは異なる機械の体だった！ エッチのために作られながら、アダルト情報にアクセス制限をかけられたAIロボのマキナ。 女性には潔癖症で、どこまでもお人好しな童貞の栄太。 二人のメカバレ厳禁な同居生活が始まる！
