该作是由《超级机器人大战系列》作品中登场的原创角色构成的OG系列作品之一。虽为该系列第3作，但标题并非《超级机器人大战OG3》。而是将PS2上的前两作合集《超级机器人大战OGS》（下文简称：OGS）视为“第1次”，该作则顺理成章地成为《“第2次”超级机器人大战OG》。剧情上则是第2.5作：《超级机器人大战OG外传》的延续。
系列中首款PS3上的专用作品，画面的分辨率为系列作以来最高，而且画质亦是
HD级别。另外在战斗场面方面，以前机体及背景都是
2D的，到该作背景变为用3D描绘，
必杀技时更会有特别的动态视点。另外，《OGS》《OG外传》中登场机体的战斗场面在该作高分辨率的运用下得以提高，一些战斗场面的战斗动画亦有重新设计。
新参战有《超级机器人大战D》、《REAL ROBOT REGIMENT》，前作《OG外传》中有客串演出的《
超级机器人大战MX》的角色及机体亦确认了登场。另外，故事上亦包含了DC战争系列的《超级机器人大战EX》、《第4次超级机器人大战》、《超级机器人大战F》、α系列的《第2次超级机器人大战α》。
原本预定发售日期为2011年9月29日，但在同年7月12日发表了无限期发售延期的公告，至2012年5月31日才表示将预定于2012年冬季发售。于2012年8月9日公布预定发售日期为同年11月29日。
台湾
万代南梦宫伙伴宣布，为配合该作的发售，而举办该作制作人
寺田贵信亲笔签名板赠奖活动，并且公告赠奖的活动办法。总计抽出140位得奖者。
（注：该作为
BANPRESTO原创系列剧情集合，严格来讲并不存在参战作品这种说法。）