オリジナル要素（第3次Z）
本作は『第3次スーパーロボット大戦Z』の分割作品である『第3次スーパーロボット大戦Z時獄篇』と『第3次スーパーロボット大戦Z天獄篇』の2作品構成となっておりZシリーズの最終作となる。
バンプレストオリジナル
主人公サイド
第3次スーパーロボット大戦Z 時獄篇
機体はジェニオンで、環境を問わず最大の能力を発揮する汎用機だが、変形することでジェニオン・ガイとなる。
第3次スーパーロボット大戦Z 天獄篇
前作同様、ヒビキが主人公を続投。
今回は、ジェニオンの最終形態ジェミニオン・レイが登場。
勢力
時獄篇
天獄篇
今回の主な敵は、ジェミニスを送り込んでいた「星間軍事連合サイデリアル」。終盤ではZシリーズ最大の敵「根源的な災厄」が登場。
メモ
登場メカ
主人公サイド
| 機体名 | 備考 |
| ジェニオン | 主人公機 |
| バルゴラ・グローリーS | |
| ガンレオン・マグナ | |
| リ・ブラスタT |
ジェミニス
| 機体名 | 備考 |
| デイモーン | |
| アンゲロイGEM | |
| ディオスク | |
| ジェミニア |
クロノ
| アスクレプス | |
| 量産型アスクレプス |
星間連合サイデリアル
| デイモーン、デイモーン・ポリス | |
| アンゲロイ、アンゲロイCAN、アンゲロイHIA、アンゲロイANT、アンゲロイSAG | |
| ティアマート | |
| バレルアント | |
| エイクロス | |
| アクシオ | |
| ランボルト | |
| グラーティア | |
| アドラティオ | |
| 尸逝天 | |
| 尸冥爪、尸冥爪・絶 | |
| プレイアデス・タウラ | |
| アルデバル、バン・アルデバル | |
| アン・アーレス | |
| シャウラス、シャウラス・リーダー | |
| 次元将ヴィルダーク（戦闘形態） |
御使い
| アンゲロイ・アルカ | |
| エル・ミレニウム | |
| ゼル・ビレニウム | |
| ヘリオース | |
| プロディキウム | |
| 至高神Z |
その他
| シュロウガ | アサキムの専用機 |
| シュロウガ・シン |