本作是Nintendo DS上第一款超級機器人大戰系列作品，亦是超級機器人大戰系列第40個作品。標題的「W」，是指Nintendo DS的雙液晶畫面（Double Screen (Display)）及由前後2部構成的劇情而得名[1]。全55話/64關。
遊戲的故事劇情採用前後兩部的方式構成，以呈現出時間流逝的感受，也因此角色會增加許多。
基本的系統都繼承自Game Boy Advance版，部份戰鬥畫面以GBA《超級機器人大戰J》為基礎加以強化，雙液晶畫面加上輕觸式螢幕和更高性能的硬體使得本作有更好的演出。BGM和效果音並非沿用Game Boy Advance版，而是全部重新錄製的。
遊戲支援NDS的觸控操作與雙螢幕輔助資訊顯示，但玩家仍可使用十字鈕等傳統操作方式遊玩。
