　ワールド3────Z世界

　登場作品「フルメタル・パニック！」「フルメタル・パニック！The Second Raid.」「機動戦士ガンダムSEED」「機動戦士ガンダムOO」「コードギアス反逆のルルーシュ」「コードギアス反逆のルルーシュR2」「コードギアス亡国のアキト」「コードギアス双眸のオズ」

　スーパーロボット大戦Z参戦作品コンセプト世界。正確にはフルメタル・パニックシリーズとガンダムSEEDのみの世界。ストーリー途中で転移するガンダムOOとコードギアスシリーズのみの世界をシナリオ上纏めたものである。転移するのは多次元世界をテーマにしたZシリーズのオマージュとみられる。唯一スーパーロボットが登場しない世界。

　フルメタSEED世界に飛ばされたグラフディンパイロット「リナリア・クオ（CV池澤春菜）」通称リナリアは直後に戦闘に巻き込まれ極秘傭兵組織ミスリル所属の相良宗介と成り行きで共闘し保護される事になる。ディーダリオンが来る場合はディーダリオン、メグとも共闘する。ミスリルの支援先であるアークエンジェル隊の援護に向かった際、謎の時空歪曲現象に巻き込まれOOギアス世界に転移する。

　エリア11内の所属不明艦として攻撃を受けるアークエンジェルを一時的に支援するガンダムマイスターの戦闘介入。ゼロと名乗る人物の接触により、孤立無援なアークエンジェル隊は補給を条件に黒の騎士団に協力する事になる。後にイレギュラーな存在であるアークエンジェル隊をソレスタルビーイングが保護する事になり、ゼロは紅月カレンの出向を条件にアークエンジェル隊のソレスタルビーイングへの鞍替えを呑む。

　コードギアス亡国のアキト、双眸のオズは追加参戦。亡国のアキトはストーリー上、本編終了後まで合流しない。双眸のオズも同じくである（現在R2と並行してストーリーが進んでいる）。

　ワールド4────地球外メイン世界

　登場作品「装甲騎兵ボトムズ」「蒼き流星SPTレイズナー」「革命機ヴァルヴレイヴ」「機動戦士ガンダム鉄血のオルフェンズ」「ゼーガペイン」「ゼーガペインADP」

　DD新規参戦多めなオリジナル世界。外宇宙や火星等のスタートが地球ではない作品が多い。

「ゼーガペイン」は原作設定上、また別世界になる。

　治安維持組織ギャラルホルンの監視下にある火星が主な舞台。鉄華団立ち上げから物語は始まる。この世界にディーダリオンが現れる場合は既に鉄華団の一員ディドとして行動しているため鉄華団からの仲間意識が強い。

　火星独立運動の旗頭クーデリアを地球に送り届ける仕事を引き受けると同時に火星への体験学習からギャラルホルンと鉄華団の戦闘に巻き込まれて帰れなくなったコズミック・カルチャー・クラブの学生と教員を送り届ける事にもなる。転移してきたグラフディンパイロット「神足（こうたり）麻依子（まいこ）（CV國府田マリ子）」通称マイコもこの地球行きについてくる。

　途中グラドスの脅威を地球に報せに来たエイジと護衛のキリコと遭遇し、グラドス軍とギャラルホルンの追っ手を振り切るためにモジュール77に立ち寄り咲森学園（さきもりがくえん）の生徒達と交流をする。だが、地球の統治組織のひとつグルシオの秘密作戦と咲森学園に隠された機動兵器ヴァルヴレイヴの起動によって引き起こされる呪いに一行は巻き込まれ、別次元の地球（ゼーガペイン世界）に転移する事になる。

　この世界のグラドス軍はアストラギウス銀河の戦争に介入していたようであり、その関係でキリコが護衛としてエイジに着いてきている。深く語られていないので詳細は不明。地球に着く前のグラドス軍との戦いでエイジ専用スコープドッグ（サンライズ監修期間限定クロッシングパイロット）がレーザードライフルを装備（サイズがデカいのでZガンダムのハイパーメガランチャーのような要領で使用）して登場しているが地球に着く前に大破しているものと思われる。

　ワールド5────追加参戦世界①

　登場作品「UFOロボグレンダイザー」「無敵鋼人ダイターン3」「アルドノア・ゼロ」「新機動戦記ガンダムW EndlessWaltz」「劇場版機動戦艦ナデシコ」

　追加参戦第一弾ワールド。異星からの侵略をテーマにしていると思われる。

　地球連合と火星文明の遺産アルドノアを占有するヴァース帝国との休戦協定が結ばれた世界。ヴァース帝国の皇女アセイラムの親善訪問の際に起きた爆破テロにより休戦協定は破られる事になるが、時を同じくして第三勢力ベガ星連合軍の進行が始まり三つ巴の戦いとなってゆく。

　スーパーロボット（ヴァース帝国火星騎士のカタフラクト）ＶＳリアルロボット（地球連合の量産カタフラクト）の戦いにグレンダイザーやダイターン3を加えた予想外な世界。

　スパロボ初のグレンダイザーとマジンガーが別世界、ダイターン3も未調整であり力が制限されている展開はかなり目新しく、興味惹かれる展開である。アルドノア・ゼロの主人公である貝塚伊奈帆（かいづかいなほ）をリーダーとして、ダイターンやグレンダイザーの武装特性を活かし、強力な火星騎士のカタフラクトやメガノイド、円盤獣の猛攻から不利な戦況を覆す展開が熱く盛り上がる。

　ウイングガンダムゼロとブラックサレナは同じ世界から転移してきた来訪者である。

　追加参戦ワールドなのでディーダリオンではなく転移してきた近接に特化したグラフディンパイロット「ユニス・エアリー（CV和多田美咲（わただみさき））」通称ユニスが主役の立ち位置で伊奈帆達と協力し激しい戦闘をくぐりぬけながらシンザシティ、宇宙科学研究所を目指す。

　ワールド6────追加参戦世界②

　登場作品「獣神ライガー」「魔神英雄伝ワタル」「魔動王グランゾート」「未来ロボダルタニアス」「鋼鉄神ジーグ」

　追加参戦第二ワールド。大地が割れ地球と同じ重力と空気が噴き出した不思議な月（魔動王グランゾート設定の月）が栄えている世界。小学生主人公が多めな参戦作品。

　月内部の異世界ラビルーナ（魔動王グランゾート設定）に転移してきたグラフディンパイロット「ベネット・コリーヴレッカン（CV嶋村侑（しまむらゆう））」通称ベネットが魔動王グランゾート主人公遥大地（はるかだいち）と共に邪動族を倒すために冒険に向かうストーリー。大地の年下の幼なじみ魔神英雄伝ワタル主人公戦部ワタルの召喚された神部界の創界山と異世界ラビルーナが繋がり転移を繰り返し、ドラゴ帝国の襲撃を受けた地球を護るために獣神ライガーと共に戦う。後に荒廃した地球から転移してきたダルタニアスと合流し、ザール星間帝国の侵略とも戦う事になる。後に追加参戦する鋼鉄神ジーグも荒廃した地球世界である。

　異世界ギャグロボット作品とハードな設定のロボットアニメが集結しているのが特徴。昔のロボットアニメによく居たスケベな所がある主人公が多いのも特徴的。そのせいかは分からないがベネットはちょっと年上なお姉さんキャラである。後に起きるダブル超電磁ロボとダルタニアスの超電磁エネルギーの絡みと鋼鉄ジーグ同士の絡みが面白い。特に鋼鉄ジーグのマッハドリルと鋼鉄神ジーグのマッハドリルのデータ共有して完成させる展開が熱い。

　逆襲のシャアの終盤展開を終えた直後に追加参戦世界の両陣営はα世界に転移し、合流する。