第2次と銘打ってあるが、ストーリー的には第○次シリーズの第1作と言える。後のシリーズではDC戦争と呼ばれる。前作『スーパーロボット大戦』から大幅に改良された内容となっており、システムの原点はこの作品で作られたと言える。ルート分岐は無く全26話構成となっている。

ハードが前作のゲームボーイからファミコンになったことでグラフィックは大幅にパワーアップした。特にゲッターロボの合体デモは、ゲットマシンの動きを再現しファンをうならせた。

本作からサイバスター・グランゾンなどのバンプレストオリジナルが登場したが、この時点では顔見せ程度の出番だった。また、本作オリジナルメカとして、『グレートマジンガー対ゲッターロボ』に登場するギルギルガンのパワーアップ形態メカギルギルガンが登場している。

原作の設定を取り込みストーリー性は大幅に増したが、内容がマニア向けになってしまい対象年齢が一気に上昇。また、擬人化をやめたことでスーパーロボットとリアルロボットが競演することに対する違和感が増してしまった。こうした理由から売上が前作の半分以下まで落ち込んでしまう。この結果を見てバンプレストはシリーズ打ち切りを予定していたが、ウィンキーソフトが何とか食らいついて結論は次回作（『第3次』）の売上で出すことになった。なお、ウィンキーソフトはシリーズが打ち切られた場合他社へ企画を持ち込むつもりだったという。

『スーパーロボット大戦』の第2作目であるということから、本作は『第2次スーパーロボット大戦』というタイトルになっている。但し前作は「パイロットが存在しない・ロボットが意思を持っている」という世界であることから、直接の続編というわけではない。

作中ハマーン・カーンがギルギルガンを復活させたというエピソードがあるが、これは前作『スーパーロボット大戦』に登場したギルギルガンを復活させたと見る事が出来る。その一方でギルギルガンとの戦いはスーパーロボット大戦と関係ない戦いであった、と見る事も出来る。例えば『スーパーロボット大戦α』では、既に恐竜帝国はゲッターチームらによって壊滅させられた事になっている。