《我的妹妹哪有这么可爱第二季》延续第一季剧情，围绕高坂京介和他的妹妹高坂桐乃展开。桐乃依旧是外表光鲜亮丽的宅女，她和京介的关系在第一季有所改善后，本季继续发展。桐乃在模特事业和宅文化爱好间平衡，她与朋友沙织、麻奈实等继续着二次元相关活动，比如参加漫展、讨论动漫游戏。京介则在帮助桐乃的过程中，更深入了解她的世界。同时，新角色出现带来新故事，像来栖加奈子的介入引发不少趣事和矛盾。京介也在与妹妹及身边女孩的相处中，经历成长与情感的变化，展现出家庭、友情和爱情交织的青春故事。