DC戰爭系列的第4作兼最終作《第4次超級機器人大戰》（下稱「第4次」）的重製版。但是參戰作品上作出了多項變化，加上劇本上也作出了大幅修改，實質上接近一款全新作品。本作開發期間，開發組一直遭遇諸多困難，再加上僅用一枚光碟無法收錄所有內容，因此把本作分為前編《F》和後編《F完結編》2部作發售品。標題的F意思為《第4次》的重製「Fourth」，以及《第5次》的意思「Fifth」（《第4次》的下一作），也有系列的完結「Final」的意思。
當時，持有《新世紀福音戰士》的遊戲化權利的世嘉公司向Banpresto提出「希望能製作世嘉土星專用的超級機器人大戰」而決定開發。本來是打算命名為《第4次超級機器人大戰Plus》並把《第4次超級機器人大戰S》移植到世嘉土星上，但因為無法把《新世紀福音戰士》的劇情完整併入《第4次S》的劇本中，因此決定從頭開始開發一款新作品。結果作業量比當初的預定大幅增加，導致同時企劃中的《新超級機器人大戰》及《超級機器人大戰外傳 魔裝機神 THE LORD OF ELEMENTAL》兩部作品的續編製作中止。
和1996年發售的《新超級機器人大戰》一樣，戰鬥動畫採用全語音，但與起用了不少代替聲優的《新超級機器人大戰》不同的是，幾乎所有角色都起用與原作一樣的聲優，甚至花費半年尋找引退後消息不明、聲演《聖戰士丹拜因》陶德·基尼斯的逢坂秀實為角色配音。 而一些像《聖戰士丹拜因》的ガラリア・ニャムヒー般無法起用原作聲優的角色，便會不讓他們登場，或不讓他們參與戰鬥。另外，亦採用了「DVE（ドラマチッ ク・ボイス・イベント／Dramatic Voice Event）」系統，為特定角色間的特殊台詞加上配音，亦新增了可以聽取角色台詞的「ひとことモード（一言模式）」等在音聲演出面上作出了相當的強化。
和《第4次》不同，前作《超級機器人大戰EX》（下稱「EX」）中或以前死亡的首領級敵人會在本作中復活也是特徵之一。原創劇情也較《第4次》更豐富，例如《機動戰士鋼彈 逆襲的夏亞》的布萊特·諾亞對碇真嗣作出修正的情節等，而AT力場也可被EVA系列以外的機體的必殺技貫穿。劇本雖然仍是Winkysoft的阪田雅彥擔當，但阪田在製作途中因尿道結石入院，故《F完結編》的後半劇本交由同樣是Winkysoft的堀川和良擔當。
