ゲームは2本先取式で、相手のダメージゲージを2回空にすれば、勝利となって次のステージに進むことができる。ただし、1本取っても自分のダメージゲージは回復したりリセットされない。本作の特徴的なパラメータとしては「アーマー値」があり、ガードで攻撃を受けるとこれが減少する。アーマーが完全に破壊されるとその瞬間に喰らいモーションが発生して強制的に大きな隙を晒してしまう。さらに防御力が大幅に低下するだけでなく、通常攻撃をガードしてもダメージを受けるようになる。また、スペシャルゲージをためることで、超必殺技が使用可能となる。更に最終ラウンドに相手のダメージゲージを一定まで減らすことでファイナルアタックと言う所謂"決めの必殺技"が1試合に1回だけ使用可能で、これがヒットするとその時点で勝利が確定する。コマンドは同時押しや左右レバー入れ＋ボタン入力など、総じて簡単なものが採用されている。これは格闘ゲームに厳然として存在していた近寄りがたさを払拭し、初心者でも楽しめる作品にしようとの意図によるものであった。本ゲーム中の特徴的なフィーチャーとして、フィールドに存在するビルなどの障害物が破壊可能であり、その中からパワーアップアイテムが出現することがある。このアイテムをどちらが獲得するかで、勝敗が大きく左右されることもある。また無限フィールドなので画面端が存在せず、追い詰められて一方的に倒されることが無くなった。
ドリームキャスト版では、アーケード版同様の対戦および勝ち抜きモードを搭載し、さらにストーリーモードの劇中の台詞の全てがフルボイス化されている。また、アーケード版では、稼働時間が一定時間を超えると、プレイヤーの使用可能なロボットが追加される（ただしストーリーモード不可）というタイムリリース方式だったが、ドリームキャスト版では、対戦モードにて一定の成績を上げることで得られた資金（ポイント）を使って獲得していく方式が採用されている。また、新たな機体が2機追加されている他、それ以外にも主題歌のオリジナルアニメクリップやカラオケ、設定資料集なども入っており、ビジュアルメモリ用のミニゲームも収録されている（これらもポイントによって解禁）。2001年1月18日にはドリームキャスト版のバリエーションとして、電話回線による対戦サービス「Matching Service」に対応したバージョン（『超鋼戦紀キカイオー for Matching Service』、以下MS版）が、ドリームキャストダイレクト（後のセガダイレクト）の通販専用ソフトとして発売された。MS版はネットワーク対戦モード（2003年9月1日にサービス終了）と、サウンドボックスに宮内タカユキの歌う新曲が2曲追加され、さらに一部の技にバランス調整（ディクセンの8方向ブースト復活、轟雷の一部コンボの削除など）が施された。この他、最初からアニメーションボックス開放済みとなったが、イラストボックスから投稿イラストが削除されている。基本的なゲーム内容そのものは通常版から変更はなく、セーブデータも共通。
本作の企画と設定はスタジオぬえの河森正治が担当し、メカニックデザインは河森正治に加え、同じくぬえの宮武一貴が担当している。3DCGで表現されたフィールド上で、巨大ロボット同士（一部例外あり）の1対1の対決を行うゲームであり、攻撃手段としては通常の殴る蹴るの他に、ミサイル、爆弾、レーザー光線、火炎放射、剣、斧、ドリル、鉄球、無人随伴機による砲撃など多岐にわたる。また、登場するロボットたちのコンセプトとそれぞれが主役のシナリオも、個々に本作発売までの既存のロボットアニメと特撮作品を踏襲したものとなっており、非常にバラエティに富んでいる。ストーリーは、プレイヤーキャラクターとして選択可能な各ロボットの持つイメージに合わせたシナリオが用意され、同じロボットでもストーリーによって設定や役回りが変化し多彩な顔を見せるため、一部例外を除き、常に主役ストーリーの設定通りではない。特に「魔法の国のポリンちゃん」のシナリオではあらゆるキャラクター（特にジュンペイとゴルディバス）がコミカルな役回りで登場し、よくも悪くもイメージを打ち破っている。また、途中には選択肢や勝利条件などによるシナリオ分岐が存在し、同じ機体でも異なるストーリー展開となるマルチエンディングとなっている（一部のパイロットのシナリオを除く）。アーケード版はプレイステーション互換基板で制作されており、当時のレベルで見てもかなりポリゴン描写が粗かったが、プレイステーション版が発売されることはなかった。後に発売されたドリームキャスト移植版では格段にグラフィックが向上している。アーケード版は、そのコンセプトから稼動当初の客付きは良かったのだが、強力な最終ボスが連戦（こちらは2本勝負でも、実質相手は4本勝負）など難易度設定により、簡単な操作にも関わらず、ゲームに慣れていない初心者には厳しいものとなっていた。また対戦ツールとしても、凶悪なコンボが存在する至近距離で固め続けるか、ひたすら逃げ回って射撃かという、とても駆け引きのレベルとはなっていなかったこと、勝敗が決するファイナルアタックが容易にコンボに組み込める点が存在していた。家庭用移植にあたり、これらの問題の是正を中心とした対戦バランスの調整が行われている。
ウォリック伯の残存兵力と合流したヨーク公エドワードの軍勢は西部からロンドンへと進軍した。同じ頃、王妃軍はダンスタブルに撤退しており、1461年2月27日、ヨーク公エドワードとウォリック伯は難なくロンドンに入城できた。ロンドン市民は彼らを熱狂をもって迎え、ヨーク派は市当局から財政援助も受けた。この時点においてエドワードはもはや「君側の奸を除く」とは主張しなくなっており、この内戦は王位争奪戦となった。ヨーク派は先年の合意令に基づく正当なる王位継承者（ヨーク公リチャード）の殺害を許したヘンリー6世は王位にあり続ける権利を喪失したと主張した。3月4日、7人の聖俗諸侯からなる評議会とロンドン市民からの推戴を受けたヨーク公エドワードは王位についた（エドワード4世）。彼はヘンリー6世とマーガレット王妃を処刑するか国外追放するまで公式な戴冠式は行わないと誓った。3月19日、ヨーク軍がロンドンを出立し、エドワードとウォリック伯は兵を集めつつ北上した。3月27日から28日にかけてウォリック伯率いる前衛部隊がランカスター派の本拠ヨーク近くでランカスター軍と衝突した（フェリブリッジの戦い）。3月29日、ヨーク西方のタウトンで両軍の決戦が行われた。このタウトンの戦いは薔薇戦争最大の戦いとなった。強風と降雪の中で数万の兵が衝突し、終日戦われたこの会戦は、エドワード率いるヨーク軍の決定的な勝利に終わり、ランカスター軍は指揮官の多くが命を落として潰走した。ヨーク軍約12,000人、ランカスター軍約20,000人が戦死しており、イギリス本土において1日の戦闘で命を落とした数としては最大のものとなった。ヨークで待機していたヘンリー6世と王妃そしてエドワード王子は、敗戦を伝えられるとスコットランドへ逃亡した。生き残ったランカスター派の貴族の多くは新国王エドワードに忠誠を誓い、それ以外の者たちは北部国境地帯やウェールズの城塞に立て籠もった。エドワードはヨークを占領すると、城門に掲げられていた父と弟、ソールズベリー伯の首級を降ろさせ、代わりにウェイクフィールドの戦いの後にラトランド伯を処刑したことで悪名高いクリフォード卿ジョンをはじめとするランカスター派貴族の首級をさらさせている。