2012年9月13日に配信開始。「初音ミク project DIVA extend」の楽曲とモジュールに対応。使用できる楽曲はextendのみで前2作にあった『DIVA 1st』『DIVA 2nd』の楽曲は収録されていない。ただし『DIVA 1st』『DIVA 2nd』『DIVA extend』のモジュールは収録され、アーケード版でしか使用できなかったモジュールも6種追加し、全170種類のモジュールが使用可能になる。本作にはライブ鑑賞モードが搭載されている。ライブ鑑賞モードは鑑賞中に使用する楽曲は全11曲であるが、アップデートのVer.1.01により12曲となる。また鑑賞前に楽曲の登録、編集が出来る。『DT 2nd』と同様の3Dテレビに対応している。ただし、『DT 2nd』と同様にアイドルマスターのコラボは使用不可。ドリーミーシアターシリーズ最後の作品でもある。
2011年8月4日には、『初音ミク -Project DIVA- ドリーミーシアター 2nd』の配信が開始。もちろん『DIVA 1st』に収録されていた曲も使用できるため、前作を購入する必要はない。また、『DIVA 1st』で収録された曲を使用し、『DIVA 2nd』で収録されたモジュールを使用することも可能となる。また、DLCにも対応しているが、アイドルマスターとのコラボレーションは権利上の理由により、使用できない。また、クリスマスモジュールはアーケード版に準拠している。また、『DT 2nd』では、PV鑑賞時に限り3D映像に対応している。
店舗別に多様な予約特典が用意され、ゲーム本編同様、ユーザーの創作から生まれた事柄を反映したグッズも含まれている。『1st』の場合、「ねんどろいど ぷち」のみ全店共通である。好評だったため、「でっかいお買い得版」で復刻することが決定した。『2nd』の予約特典として「ねんどろいど ぷらす 初音ミクチャーム」、『extend』はスペシャルコラボCD、『f』はデザイン保護フィルム、PS3移植版『F』は予約特典として『初音ミク ラバーストラップ』が同梱していた。『F 2nd』は予約特典が異なる。
実際に出走したメンバー以外にも有力馬が登録していたが、エプソムダービー馬のサーパーシーは直前になって回避し、エプソムオークス馬のアレクサンドローヴァとヴェルメイユ賞に優勝したマンデシャは牝馬限定のオペラ賞に出走することになった。また、ヨーロッパ競馬界の2大馬主であるクールモアグループがハリケーンラン1頭、ゴドルフィンはエレクトロキューショニストが急死したこともあり出走馬なしとなった。地元フランスのリーディングトレーナー（首位調教師）アンドレ・ファーブル厩舎から3頭が出走。その中でもハリケーンランは前年の同競走の優勝馬であり、同年もイギリスのキングジョージ6世&クイーンエリザベスダイヤモンドステークスを優勝していた。シロッコは前年にアメリカのブリーダーズカップ・ターフを勝ち、同年もコロネーションカップでウィジャボードを破っていた。この同厩舎の2頭は凱旋門賞の前哨戦フォワ賞で対決し、ハリケーンランは直線でいちどもムチを使わないなど互いに余裕を残した競走内容ではあったものの、シロッコがハリケーンランをクビ差抑えて勝利していた。3頭目のレイルリンクは3歳馬で、同年7月のパリ大賞典でG1（グループ1競走）初勝利。3歳馬限定の凱旋門賞前哨戦であるニエル賞も勝って4連勝で臨んでいた。主戦のクリストフ・スミヨン騎手がシロッコを選んだため、ステファン・パスキエ騎手に乗り替わることとなり、離された4番人気だった。この3頭以外の出走馬はというと、6歳牝馬のプライドは同年になってから花開いた遅咲きで、サンクルー大賞典ではハリケーンランを破りG1（グループ1競走）初勝利。前走のフォワ賞は3着だった。また、イギリスから遠征してきた3歳馬シックスティーズアイコンはセントレジャーステークス優勝馬であった。地元フランスのアイリッシュウェルズはG2（グループ2競走）のドーヴィル大賞典優勝馬、ベストネームはG3（グループ3競走）のプランスドランジュ賞優勝馬であった。日本からはディープインパクトが出走。前年の中央競馬三冠馬であり、この年も天皇賞（春）、宝塚記念を勝利してフランスへやって来た。騎乗した武豊騎手は前日のG2（グループ2競走）で帯同馬（競走馬の遠征の際に同行する馬）のピカレスクコートに騎乗し日本の条件馬ながら2着と健闘、G1（グループ1競走）のフォレ賞でも2着に入っていた。同馬の凱旋門賞挑戦のために、日本中央競馬会 (JRA) では馬券は購入できないにも関わらず凱旋門賞の宣伝CMを放送するほどの熱の入れようであり、NHKも地上波で生中継することとなった（同競走の地上波生中継は過去にフジテレビがシリウスシンボリの挑戦のため放送した第65回の1回のみ）。この競走のテレビ中継の平均視聴率は関東地区で16.4パーセント、関西地区で19.7パーセント、さらに瞬間最高視聴率は関東地区で22.6パーセント、関西地区で28.5パーセントとなり、深夜にもかかわらず高視聴率を記録した。入場者も約60,000人のうち日本人が1割を占める6,000人と発表されている。しかし日本人が競馬場開門と同時にスタンドにめがけて走ったこと（いわゆる「開門ダッシュ」）、レーシングプログラムを取るため配布場所に押し寄せたことなどは、イギリスやフランスでは競馬場に社交場という一面があるため、日本人のマナーの悪さとして問題になった。日本国内でもウインズ後楽園・ウインズ道頓堀・プラザエクウス渋谷の3箇所でパブリックビューイングを行ったが、2,000人以上の観客が集まった。前売り段階ではイギリス大手のブックメーカーはハリケーンラン、シロッコ、ディープインパクトの3頭を3 - 4倍程度に設定した。しかし現地フランスに押し寄せた大量の日本人客により、パリミュチュエル方式で発売されるフランスギャロ（凱旋門賞の主催者）の最終オッズではディープインパクトが1.5倍、次いでハリケーンランとシロッコの5倍にまで変化したという。