Mr. Siro, người đã từng sáng tác ca khúc "Người từng yêu anh rất sâu nặng" (2015) cho Hương Tràm, tiếp tục viết lời và thực hiện sản xuất "Em gái mưa".[2][3][4] Mr. Siro mong muốn được viết riêng một ca khúc mang nội dung phù hợp với lứa tuổi hiện tại của nữ ca sĩ, vì anh cho rằng "mọi người thường quên đi tuổi đời" của Hương Tràm kể từ khi cô khởi nghiệp năm 16 tuổi.[2] Tuy nhiên, theo lời kể của Hương Tràm, bài hát đã được sáng tác từ trước và Mr. Siro muốn tìm một giọng nữ phù hợp để trình bày ca khúc.[5] Cô cho rằng anh đã nhấn mạnh dự án là rất "quan trọng đối với sự nghiệp của anh," và cả hai đã cùng hoàn tất thu âm nhạc phẩm này trong vòng hai tháng.[2][5]

"Em gái mưa" là một bản pop ballad mà Mr. Siro đánh giá là "phần hai" của "Lắng nghe nước mắt", đĩa đơn của anh phát hành vào năm 2012.[2][6] Lời hát của "Em gái mưa" kể về cô gái có tình cảm với một chàng trai, nhưng anh chỉ xem cô như em gái.[7] "Mình hợp nhau đến như vậy, thế nhưng không phải là yêu. [...] Anh trót vô tình, thương em như là em gái..." được xem là một trong những phần lời nổi bật.[8] Mr. Siro phủ nhận ca từ mà anh viết được lấy cảm hứng dựa trên câu chuyện thật của Hương Tràm.[2] Anh cho rằng mình chưa từng sáng tác ca khúc nào dựa trên những câu chuyện cá nhân của người hát, vì sợ họ sẽ gặp trở ngại khi những trải nghiệm buồn được nhắc tới. "Cuộc sống riêng tư của mình lại rất viên mãn, thế cho nên chỉ có một cách để lấy cảm xúc [sáng tác], đó là cảm giác lo sợ mất đi hạnh phúc mình đang có," anh nói.[9]