《天獄篇》在2014年12月12日「超級機器人大戰 新作發表會」正式發表。《天獄篇》初回封入特典則是作為《時獄篇》外傳，只有Z系列（包含第2次Z）原創角色及機體以及寶玉登場的《第3次超級機器人大戰Z 連獄篇》（全15話），並附有可以用來下載的下載碼。 天獄篇的宣傳詞為「掃滅吧，無盡的天之獄炎。」
第3次機器人大戰Z 天獄篇
登場作品
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機動戰士 Z鋼彈
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機動戰士鋼彈UC
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The Big O
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機動戰士鋼彈 逆襲的夏亞
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獸裝機攻
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劇場版 機動戰士鋼彈00 -A wakening of the Trailblazer-
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太陽的使者 鐵人28號
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無敵鋼人泰坦3
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無敵超人桑波特3
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無敵機器人托萊達G7
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機動戰士鋼彈 SEED DESTINY
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裝甲騎兵
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Macross F 虛空歌姬, Macross F 戀離飛翼
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Code Geass 反叛的魯魯修 R2
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六神合體
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超時空世紀
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機動新世紀鋼彈 X
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∀鋼彈
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超時空要塞7
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真蓋特機器人 世界最後之日
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真無敵鐵金剛 衝擊！Z篇
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地球防衛企業
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創聖機械天使
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天元突破紅蓮螺巖
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新機動戰記鋼彈 W 無盡的華爾茲
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勇往直前
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創聖機械天使EVOL
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驚爆危機
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勇往直前2
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翠星上的加爾岡緹亞
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