翼多（つばた）市と呼ばれる海に面したトラムの走る街で、家庭の事情により兄と離れて暮らす12人の妹たちの日常のエピソードを、街の広場にある古びた時計台の謎を織り交ぜながら描いている。ストーリー上では前作との関連性は無いように見受けられるが、前作オリジナルの登場人物の一部の再登場や天使のオルゴール、2度目のクリスマス（回想シーンでの服装が前作で使われたものと同じ）など、前作を髣髴とさせる要素がある。また、前作では毎回12人全員が登場し、全編を通して12人全員に最低でも1話はスポットが当たっていたのに対し、本作では一部の回を除き12人全員が揃わないエピソードがほとんどであり、スポットが当たる妹も全員ではない（一部の妹が複数回、スポットが当たる）という構成になっている。下田屋つばめが監督を務めた。

主題歌はオープニング・エンディングともにcan/gooが、作中で流れるBGMはI'veが担当した。しかし、BGMの多くはI'veの外注スタッフであるwataが手掛けたものである。

原作単行本『キャラクターコレクション』各巻に収録されているエピソードから1話を拠り抜き、独自のアレンジを加えながら映像作品にしたものである。元の『キャラクターコレクション』が12人全員のエピソードを巻ごとにまとめたものなので、当然ながらこちらは12人全員にスポットが当たっている。宮﨑なぎさが監督と、一部の回の絵コンテ・演出を務めた。

制作テーマを「マイフィルム」とし、各回の主要スタッフ（絵コンテ・演出・作画監督）がほぼ毎回入れ替わるアンソロジー方式を採用した。結果として、担当したスタッフの作風が濃く出たものとなり、また『キャラクターコレクション』を原作としていたこともあり、原作ファンから高い評価を受けた。

オープニングテーマ、エンディングテーマ、BGMは、全て作詞・作曲・歌を岡崎律子が担当した。オープニングテーマ「A Girl in Love」はオンエア版では放送されず、各種映像ソフトで追加された。キャラクターズDVD-BOX版では岡崎が、単巻DVDでは各回の主人公である妹の担当声優が歌唱している。なお、「A Girl in Love」の音源は、岡崎によるショートサイズ版がキャラクターズDVD-BOX同梱のCDに、堀江由衣（咲耶 役）が歌ったフルサイズ版が堀江の4thアルバム『楽園』に収録されているが、岡崎によるフルサイズ版、声優によるショートサイズ版、堀江以外の声優によるフルサイズ版は音源化されていない。

日本国内ではキングレコードから以下の収録メディアが発売されている。第1作との合本メディアについては、シスター・プリンセス#作品収録メディアを参照。

日本国外ではe-kids社から同作品の香港・台湾版『妹妹公主』収録メディアが発売されている。

全てメディアワークスから発売。

マーベラスエンターテイメントから発売。