2008年1月から同年3月まで中部日本放送（現・CBCテレビ）製作でTBS系列ほかにて放送された。全12話。
ストーリー上の主な原作との相違点としては、第4話以降の大部分の回にシナモンの登場シーンが追加されている点や、一部のエピソードの季節が変更されている点などがある。また、第1話Bパート「うたうコトリ」と第9話Bパート「のっぺりサムデイ」はアニメオリジナルになっており、登場するキャラもアニメオリジナルキャラとなっている。
ナレーションには冨澤風斗が起用されている。
また、第2期の製作が決定され、『のらみみ2（に）』と題して2008年10月から同年12月まで放送された。全12話。
放送期間中の同年10月26日と11月24日[1]、12月14日[2]には、阿佐ヶ谷ロフトAにて「のらみみ2 マンスリートークライブ」が行われ、同作で黒丸の声を担当する鷲崎健や、お笑い芸人の前田登（はりけ?んず）、音泉プロデューサーのやまけん（タブリエ・コミュニケーションズ取締役）が出演した[1][2]。
前作同様にCBCが製作を担当するが、関東圏での放送に関しては、前作を放映した関東広域局のTBSではなく、再放送を行った東京都域独立UHF局のTOKYO MXが担当する（すなわち、CBCにとっては『RAY THE ANIMATION』以来2年ぶりの自社製作UHFアニメということになる。なお、CBC単独製作では『最終兵器彼女』以来6年ぶり。
アニメに登場したキャラ
第1期
トビ丸 / タテロル / ヤミキチ
声 - 丸山優子（トビ丸） / 柿原徹也（タテロル）トビ丸はコミックス1集「居候の世界」冒頭の1コマに登場しているが原作では名前がないキャラ。タテロル、ヤミキチはアニメオリジナル。アニメ第1話冒頭の「居候キャラのいる世界」を描いたシーンに登場した、どこか懐かしい姿のキャラたち。
このオープニング部分は今では珍しくなったセルが使用されており、擬似4:3画面（画面左右はグレー）で、『オバケのQ太郎』(第一期および新）や『ど根性ガエル』等、往年の東京ムービー（本作の制作会社でもある現在のトムス・エンタテインメント）作品を彷彿とさせる絵柄で描かれている[要出典]。
クマエモン
声 - 西前忠久コミックス1集「居候の世界」に登場。クマタイプのキャラ。正式名称は「タヌキじゃないぞ!クマエモン」。狸と間違えられるのを気にしている。居候している家の子供（ヒロくん。23歳）が16年たっても「キャラ離れ」してくれず、こっそり別の居候先を探すため59号店を訪れる。
アニメでは、原作で登場する「白リンゴ・アカホッペ」に代わり「のらみみサンシャイン」にも登場。
ハム公
声 - 布目貞雄コミックス1集「居候の世界」に登場。ハムスタータイプのキャラ。正式名称は「大きめハムスター・ハム公」。居候先の子供が中学校に進学するため新しい居候先を探しに59号店に来た。言動に人気キャラゆえの傲慢さが見受けられる。
チーパッパ
声 - こじまかずこアニメオリジナルキャラ（デザインは原作者が担当）。鳥タイプのキャラ。正式名称は「コトリのチーパッパ」。のらみみが公園を訪れると、滑り台の上で歌っているチーパッパに出会った。彼女いわく「気がついたらそこにいた」らしい。歌うのが得意だが、あまりにも当たり前の行為であるため、特技とは認識していない。トマゴメ所長が飛び込み営業で歌が好きなキャラを探している家庭をみつけ、引き取られていった。よく歌っている歌は「すずめの学校」。頭から生えた小羽は喜ぶたびにぴこぴこ動く。
エリック（アニメ版ではフィリップ）
声 - 伊倉一恵コミックス1集「はじめての代キャラ」に登場。昆虫（あおむし）タイプのキャラ。正式名称は「まんぷくあおむし・エリック（フィリップ）」。年に一度蛹になる習性がある。通常は蛹から大きな青虫になるだけだが、お別れの年はチョウの姿に羽化する（その後小さな青虫に戻る）。なお、蛹状態でも話すことはできる。居候先の少年（カン太郎）が小学6年生の年に代キャラを依頼し、のらみみが代キャラを務めた。
シガラキ
声 - 緒方賢一コミックス3集「オヤジ参観」、5集「はじめの一歩」に登場。狸タイプのキャラ。正式名称は「古狸・シガラキ」。酒やタバコを好むなどオヤジ臭い面があり、子供より親父と気が合う。父親が単身赴任している家庭に居候している。所長のゴルフ仲間で紹介所の人間とは顔見知り。休載前の最終回「はじめの一歩」には1コマのみ登場。
アニメでは「あまのじゃくシナモン」にも登場。
9B（キュービー）
声 - 伊東みやこコミックス4集「ぼくのスーパーロボ」、5集「はじめの一歩」に登場。ロボットタイプのキャラ。正式名称は「アイアンギミック・BBBBBBBBB（9B）」。コタ朗の家に居候中。機械然としたしゃべり方をし、性格は冷淡。人間の作った機械とは異質な存在であるため、整備などは居候先の子供にしかできない。付属品としてリモコンがある。「はじめの一歩」には2コマのみ登場。
チタンカーボン
コミックス1集「甘い誘惑」、3集「あまのじゃくシナモン」、5集「はじめの一歩」に登場。ロボットタイプのキャラ。正式名称は「超合金・チタンカーボン」。キャラワールドの営業のやり方によって短い居候を繰り返し、心身ともにすり減っていたときにのらみみと出会う。男の子に絶大な人気を誇るキャラで、後にタレント活動を始めた。現在はタレントキャラの頂点に立つ存在となっており、タレントキャラにうるさいシナモンも一目置いているらしい。「はじめの一歩」には1コマのみ登場。
「甘い誘惑」がアニメ化されなかったため、アニメではタレントキャラとしてのみ登場。のらみみと会ったことはない事になっている。
ゴンザレス
声 - 松尾大亮コミックス3集「あまのじゃくシナモン」に登場。シナモンの芸を観に集まったキャラの中の1体で、原作では名前がない。
アニメでは、原作で登場する「目玉のクロベエ」に代わり「モジャモジャ大捜索」にも登場。
ピー宙
コミックス3集「ドッタリ君の快適居候生活」、「あまのじゃくシナモン」に登場。ネコタイプのキャラ。正式名称は「ボーシネコ・ピー宙」。帽子好きで、様々なデザインの帽子を持っているが、中にはドッタリ君のズタブクロを思わせる巨大なものもある。
ブロッサム
声 - かないみかコミックス1集「のらみみブロッサム」に登場。花タイプのキャラ。正式名称は「花の精霊・ブロッサム」。占いが得意で相手の体に根を張り相手の意識と同化したり出来る。花言葉は「未来への翼」と自称する。
ピョン助/ウサ吉
声 - 塩屋浩三 / 塩屋翼コミックス1集「ダブル・ダブル」（アニメ放送時は「ダブルダブル」。DVDでは原作の表記に戻っている）、3集「秋風ウソヒミツ」、5集「はじめの一歩」に登場。兎タイプのキャラ。正式名称は「スーパージャンピング・ピョン助」、「ミラクルラビット・ウサ吉」。姿形はそっくりで双子のように見えるが赤の他人。なぜか昔から居候先が近所になり、姿が似ているためよく間違えられそれを不満に思っている。外見に似合わず、2人とも物事について哲学的に捉える傾向がある。「はじめの一歩」には1コマのみ登場。
アスナロ
声 - 水島大宙コミックス3集「秋風ウソヒミツ」、5集「はじめの一歩」に登場。ピノキオタイプのキャラ。正式名称は「木製・アスナロ」。（本来なら）ウソをつくと鼻が長く伸びる。恋愛感情を持たないはずのキャラでありながら更科に対して猛烈なアタックを掛ける。「はじめの一歩」には1コマのみ登場。
アンドリュー
声 - 黒田崇矢コミックス2集『アンドリュー・ザ・ドッグ』に登場。犬の姿をしたキャラだが、その正体はコピー能力によりどのようなキャラにも変化できる「ヘンゲのドンネ」。別名「ウィリアム」。かってとある組織でスパイとして働いていたが、能力を使用するためには一度居候してお別れする必要があるため、潜入のたびに居候先と悲しい別れを経験しなければならないことに悩み、組織を抜けたため追われている。組織の追跡を逃れるため、「のらみみ」そっくりのキャラに変身し、元の居候先に帰った。
トリミ
声 - 田中敦子コミックス2集『アンドリュー・ザ・ドッグ』に登場。ニワトリタイプのキャラ。正式名称は「コケコッコ・トリミ」。別名フランソワ。アンドリューの元同僚であるらしい。現在は通常のキャラとして居候生活を送っている。
スミス
声 - 真田アサミコミックス4集『ビッグ・キッチン』に登場。かわいいコックさん（オバケ）タイプのキャラで猿と鳥に似た姿をしており、常にコックの格好をしている。正式名称は「クッキング・スミス」。料理から掃除まで家事全般をそつなくこなす。スミスの作る料理は絶品で、ハローキッズの仕事で家に通っていたのらみみも絶賛するほど（アニメではさらにエスカレートし、ご飯を食べに行き続けるために仕事をごまかすほど）である。
サム
声 - 坂本千夏アニメオリジナルキャラ。モンスタータイプ。正式名称は「のっぺりサムくん」。まだキャラが普及していない30年前に居候をしていた。駄洒落が好きで、居候先の少年（カッちゃん）と一緒に2人だけの合言葉をいくつも作っていた。
ムクチ
コミックス2集「モジャモジャ大捜索」、5集「はじめの一歩」に登場。アシカタイプのキャラ。正式名称は「足利ムクチ」。無口でほとんどしゃべらない。さりげなく困っている人を助け、どこからともなく便利な道具を出す。その為、居候先の人だけではなく周りの人からも好感を持たれている。「はじめの一歩」には1コマのみ登場。
のむらみみ（野村美々）
声 - 清水育子
話数サブタイトル脚本絵コンテ演出作画監督
のらみみ
1居候の世界中村誠湖山禎崇増田敏彦
うたうコトリ
2はじめての代キャラ石之博和
オヤジ参観福冨博三本めぐみ
3のらみみサンシャイン立花キチオ矢澤範生成川武千嘉遠藤靖裕
ぼくのスーパーロボ中村誠をがわいちろを
4あまのじゃくシナモン佐々木奈々子増田敏彦
5半田オリジナル湖山禎崇三本めぐみ
のらみみブロッサム福冨博宗崎暢芳