《我的妹妹不可能那麼可愛》的結局是京介和桐乃在教堂舉辦了屬於兩人的祕密婚禮，但按照之前的約定，他們決定分手結束這段戀情。這個決定是桐乃爲了讓京介獲得幸福而做出的犧牲，因爲京介真心喜歡桐乃，並希望她獲得幸福。京介意識到和桐乃的關係是特別的，他不願意結束這段感情，並決心要和桐乃在一起，無論未來遇到什麼困難，都要讓桐乃永遠幸福。
在小說和動畫版中，京介在考試前一天和桐乃真正約會了一次，並在原來的小教堂結婚了。考試結束後，他們又變回了普通的兄妹關係。這個結局被認爲是完美的，但也是最糟糕的，因爲京介選擇了桐乃，這意味着他放棄了其他可能的好女孩。然而，這個結局也是最好的，因爲它讓桐乃和哥哥的關係得到了改善，並且桐乃爲了哥哥穿上了婚紗。