《超级机器人大战Z系列》是万代南梦宫娱乐发行的《超级机器人大战》主线游戏系列之一，属于该系列采用字母命名的作品线 。该系列起始于2008年，是继“α系列”大长篇后的新长篇系列，故事以因“大时空震动”而融合产生的“多元世界”为背景 。
系列首作《超级机器人大战Z》于2008年9月25日在PS2平台发售，引入了可以三机组队战斗的“tri battle”系统，其追加内容《Special Disk》于2009年3月5日发售 。其续作《第二次超级机器人大战Z》分为《破界篇》和《再世篇》，其中《破界篇》于2011年4月14日发售，《再世篇》于2012年4月5日发售，均登陆PSP平台，是系列20周年纪念作品，取消了前作的小队系统并首次加入驾驶员专属ACE奖励 。《第三次超级机器人大战Z》作为系列最终章，分为《时狱篇》和《天狱篇》，其中《时狱篇》于2014年4月10日发售，《天狱篇》于2015年4月2日发售，登陆PS3和PSV平台，系统有较大改变 。2026年8月，在“超级机器人大战”系列35周年纪念活动中，官方宣布《第2次超级机器人大战Z 破界篇》的复刻版（高清重制版）正在制作中 。
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