Miss Kobayashi's Dragon Maid S est animé par le studio Kyōto Animation et est réalisé par ISHIHARA Tatsuya (Love, Chunibyo and Other Delusions, Sound! Euphonium ou encore Myriad Colors Phantom World). La structure scénaristique de la série est gérée par YAMADA Yuka (Miss Kobayashi's Dragon Maid, My Sweet Tyrant ou encore Asteroid in Love). Le poste de character designer est occupé par KADOWAKI Miku (Beyond the Boundary, Miss Kobayashi's Dragon Maid ou encore Tsurune). La composition musicale est assurée par ITŌ Masumi (Venus Versus Virus, Red Data Girl ou encore Miss Kobayashi's Dragon Maid). Bien qu'ayant trouvé la mort en juillet 2019 dans l'incendie criminel des locaux de Kyōto Animation, TAKEMOTO Yasuhiro (La Disparition de Haruhi Suzumiya, Amagi Brilliant Park ou encore Miss Kobayashi's Dragon Maid) est crédité en tant que réalisateur en chef.
Kobayashi est une employée de bureau qui bénéficie d'une vie on ne peut plus classique jusqu'à sa rencontre avec Toru, un dragon qui a la capacité de prendre l'apparence d'une jeune fille. Kobayashi vient de la sauver et Toru s'en sent redevable et va habiter avec elle dans son appartement. Comment se déroulera cette étrange cohabitation ?