《超級機器人大戰D》是以多部機器人動畫作品交會為題材的回合制戰略角色扮演遊戲，玩家將帶領各作品的機體與角色展開冒險。戰鬥在格狀地圖上進行，透過部署機體、移動與使用武器迎戰敵軍，並隨著劇情推進體驗跨作品的故事。