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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.
Mlle Kobayashi menait une vie ennuyeuse partagée entre son travail et son minuscule appartement jusqu’au jour où elle a sauvé la vie d’une dragonne. Se prénommant Thor, cette dernière a décidé de payer sa dette en se mettant à son service. Mais cette domestique est maladroite, pour ne pas dire envahissante, surtout lorsque débarquent d’autres dragonnes ! Alors que chacun a finalement trouvé ses marques, l’arrivée d'une nouvelle pensionnaire menace à nouveau l’équilibre de Mlle Kobayashi...