而在此番的参战作品方面，「装甲骑兵 幻影篇」、「装甲骑兵 孤影再临」、「飞跃巅峰2!」、原作小说版「全金属狂潮」、「新世纪福音战士新剧场版：Q」和「翠星之加尔刚蒂亚」等作品中的机体将首次加入“超级机器人大战”系列。同时，「无敌超人赞波3」、「无敌钢人泰坦3」、「机动新世纪高达X」、「机动战士高达逆A」和「创圣的大天使」中的机体会首度现身「第三次超级机器人大战Z」系列。
全参战作品一览： 无敌超人赞波3 无敌钢人泰坦3 无敌机器人特莱德G7 太阳的使者 铁人28号 六神合体 装甲骑兵 装甲骑兵 大决斗 装甲骑兵 特异的异端 装甲骑兵 幻影篇 装甲骑兵 孤影再临 超时空世纪 机动战士Z高达 机动战士高达 逆袭的夏亚 机动新世纪高达X 新机动战记高达W 无尽的华尔兹 机动战士高达逆A 机动战士高达SEED DESTINY 剧场版 机动战士高达00 觉醒的先驱者 机动战士高达UC 飞跃巅峰 飞跃巅峰2! 超时空要塞7 超时空要塞7 爆炸 剧场版 超时空要塞F 虚空歌姬 剧场版 超时空要塞F 恋离飞翼 真盖塔 世界最后之日 真魔神冲击 Z篇 地球防卫企业 The Big O The Big O 第二季 全金属狂潮 全金属狂潮2 全金属狂潮 The Second Raid 全金属狂潮(原作小说版) 创圣的大天使 创圣的大天使EVOL 兽装机攻断空我NOVA 天元突破 剧场版 天元突破 螺岩篇 新世纪福音战士新剧场版：序 新世纪福音战士新剧场版：破 新世纪福音战士新剧场版：Q Code Geass 反叛的鲁鲁修 R2 翠星之加尔刚蒂亚
