O jogo se passa 4 meses após os eventos de Super Robot Wars 3 .

Uma força policial secreta especial, porém obscura, chamada de Titãs, é criada em resposta a atos terroristas e conflitos internos entre a Terra e suas colônias espaciais. Enquanto isso, na sombra, velhos e novos inimigos ameaçam a Terra: os Poseidals (alienígenas do espaço sideral), os Convidados (outra raça alienígena) e o agora reconstruído exército da DC.

Super Robot Wars F e Super Robot Wars F Final (também conhecido como "Super Robot Taisen F Kanketsuhen") foram originalmente concebidos como um título único, mas devido a atrasos na produção, o jogo foi dividido em duas partes. F abrange as primeiras 34 fases do jogo, enquanto F Final aborda as fases do 35º ao final. É possível importar um jogo salvo de F e continuar o jogo a partir daí ou começar F Final do zero com as configurações e unidades padrão.

A mecânica de jogo é a mesma de Super Robot Wars 4. O título é um jogo estratégico baseado em turnos. Ao ser atacado por um inimigo, o jogador pode reagir de três maneiras: contra-atacar, esquivar (reduz pela metade a porcentagem de chance do inimigo acertar um ataque) ou defender (se atingido, o jogador recebe apenas metade do dano).