SDにディフォルメされたロボットアニメや特撮作品のキャラクターが戦うクロスオーバー作品「コンパチヒーローシリーズ」の1つ。過去にコンパチヒーローシリーズとして、同様のコンセプトで発売された『ヒーロー戦記 プロジェクト オリュンポス』や『ガイアセイバー ヒーロー最大の作戦』の流れを受けて製作された。スーパーロボット大戦シリーズに並ぶ新たなクロスオーバー作品としてシリーズ化を目指し、2作目の『スーパーヒーロー作戦 ダイダルの野望』が製作された。タイトルロゴも、同シリーズと同じ字体を使用している。
本作は2000年に発売された『スーパーロボット大戦α』（以下『α』と表記）との関連性をもたせており、主要キャラクターのイングラム・プリスケン、ヴィレッタ・プリスケン、ユーゼス・ゴッツォは『α』にも重要な役割で登場。また、サブキャラクターのクスハ・ミズハ、ブルックリン・ラックフィールド、レオナ・ガーシュタイン、リョウト・ヒカワの4人は『α』の主人公となる。エンディングのスタッフロールの最後には『α』に続くかのような文があり、『α』において、犯罪組織バディムの言及や本作での台詞が使われていたりと繋がりを匂わせる部分が多い。これは本作が、イングラム、ユーゼスにとって『α』の前日談にあたる作品となっているためである。なお、『α』（およびその続篇）のストーリーも内包している「スーパーロボット大戦OGシリーズ」（バンプレストオリジナルのみで構成されるゲーム・アニメシリーズ）にも影響し、2作の人物・設定など内容と繋がり部分が多い。