前作「スーパーロボット大戦α」の結末は、また新たな脅威を呼び起こしていた…。脅威が去ったのも束の間、様々な戦乱の火種がくすぶり始め、その状況を押さえようとしたスーパーロボットたちが巻き込まれた事件。

今回の新規参戦作品は「銀河旋風ブライガー」「戦闘メカ ザブングル」「機動新世紀ガンダムＸ」「∀ガンダム」。詳しい方が見れば、これらの作品をどうやって一同に介する事が可能なのか？という疑問にもぶつかります…。
外伝と銘打ってはいるものの、オリジナルジェネレーションや第２次αに連なるストーリーのキーパーソンが登場するので、プレイしていればより深くストーリーを理解できるでしょう。

マジンガーＺ
マジンカイザー
Ｚのテーマ
おれはグレートマジンガー
ゲッターロボ！
THE WINNER
MEN OF DESTINY
モビルスーツ戦～敵機襲来
宇宙を駆ける～ゼータ発動
艦隊戦
水の星へ愛をこめて
サイレントヴォイス
MAIN TITLE
STAND UP TO THE VICTORY
DON'T STOP! CARRY ON!
WHITE REFLECTION
ターンＡターン
軍靴の記憶
（Black history）
（Moon）
DREAMS
Resolution
（サテライト・キャノン）
カムヒア！ダイターン３
ダイターン３の名のもとに
破嵐万丈
疾風ザブングル
青い閃光
（熱砂の中を）
（ウォーカー・ギャリア）
銀河旋風ブライガー
（ABAYO FLY BYE）
（Eagle Combat）
（カーメンカーメン）
コン・バトラーＶのテーマ
レッツ・コンバイン！
ボルテスＶの歌
バーニング・ラブ
運命の矢
ドッグ・ファイター
DOG FIGHT
勇者ライディーン
オレは洸だ（フェード・イン）
（EVERYWHERE YOU GO）
（PSYCHIC ENERGY）
（THE ARROW OF DESTINY）
TIME DIVER
熱風！疾風！サイバスター
ダークプリズン
フラッパー・ガール
炎の中華体育教師
水と沼の国から
正調 ミオのじょんがら節
（終わりなき戦い）
（春風のプレシア）
（ラ・ギアスの風）
VANISHING TROOPER
鋼鉄のコクピット
荒ぶる魂！！
遠い日の安息
誰がために鐘は踊る
苦難の先に待つものは
開かれた砲門
一つの結末
災い来たりて
悲しい記憶
修羅の予感
勝利と敗北の狭間で
この星の明日のために
進路に光明、退路に絶望
揺れる照星
それぞれの大義のために
忌むべき訪問者
彼方へ
Invisible
黄昏の戦場
絶望の宴
宇宙のハーモニー永遠に
鋼の救世主
（TIME TO COME）
ATTACK THE MOTHER SHIP!
（遥かなる時の彼方）
夕闇の鐘
地球の後継者
（ANCESTOR）
（眠れ、地の底に）
OVER THE CRISIS
DARKSIDE OF EARTH
正義は我にあり
機械巨人の進軍
迷走する未来
鎖を解き放て
PROJECT AEGIS
（EARTH CRADLE）
（THE GATE OF MAGUS）
（救世主来たる）
POWER
バンプレスト！
レベルアップ

括弧でかこまれている曲は、ゲームクリア後にサウンドテストに追加される曲です。