前作『第2次スーパーロボット大戦Z』（以下『第2次Z』）と同様の2部作構成であり、2014年4月10日に前編である『第3次スーパーロボット大戦Z時獄篇』（だいさんじスーパーロボットたいせんゼットじごくへん・以下、時獄篇）が発売。
由2014年4月10日发售的前篇《第3次超级机器人大战Z时狱篇》（下称，时狱篇），与2015年4月2日发售的后篇《第3次超级机器人大战Z天狱篇》（下称，天狱篇）共2部曲成为Z系列的最终章。