『メトロイド』シリーズの『プライム』三部作完結編。第一作から続くSFと古代ファンタジーを融合させた世界観で、フェイゾンとダークサムスに纏わる一連の事件を題材としている。 それまでの『メトロイド』シリーズよりも、シリーズの世界観や設定に関して掘り下げられたシナリオとなっており、従来では設定としてのみということが多かった統括機関･銀河連邦の大規模な部隊や施設の登場、サムス以外のバウンティハンターの登場及びそれらとの共同作戦など、更にストーリー性に深みが持たされている。尚、シリーズで初めてサムス以外の人間キャラクターが登場する。

今までのメトロイドプライムシリーズは、次の目的地が指示される「リモートスキャン」や、次の場所に必要な装備のヒントなどはあったものの基本的に「自己探索」であったが（リモートスキャンは本作も健在）、本作のストーリー進行は明確な次の目的指示が与えられそれに従って行動するというものが多く、2D作品の『メトロイドフュージョン』に近いシステムとなっている。また、各惑星間・エリア間の移動はスターシップに乗り込んで特定の発着場経緯で行うという『メトロイドプライム ハンターズ』に近いシステムが採用されている。