本作で追加された新システムは結果的には賛否両論となった[28]。「Xファクターは1コンボで即死となる場合が多く、その恩恵を受けられる者とそうでない者の差が激しい。チームエリアルコンボは仕掛ける側の成功確率が3/4であるのに対し、阻止する側の確率が1/4と低く駆け引きとしては粗削りである」と否定する意見もある[31]。

「E3 2010」に出展した際には、日本国外メディア21社が選ぶ「Game Critics Awards」の「ベスト格闘ゲーム」部門に選ばれた[48]。
アルティメット

アメリカの「Spike Video Game Awards 2011」にて「ベスト格闘ゲーム」部門にノミネートされた[49]。
登場キャラクター

以下、括弧内は登場作品。原作での細かな設定などについては原作の項目を参照。原作で同名人物が複数いるキャラクターには判別を付けるため本名を記載する。また本作よりシリーズ初参戦となるキャラクターは★マークを表記。
MARVEL
ウルヴァリン（X-メン）
声：スティーヴ・ブルームX-メンの一人。最高硬度のアダマンチウムの爪と超回復能力ヒーリングファクターを持つ。根は優しいが、野生的な性格で敵に対しては容赦がない。カプコン製作のMARVEL格闘ゲーム作品では『X-MEN CHILDREN OF THE ATOM』（以下『X-メン・COTA』）からの唯一の皆勤賞キャラクター。本作ではイラストやムービーなどでリュウと対比されていることが多い。三角飛びが可能。相手背後に回り込んで攻撃する「バーサーカースラッシュ」による表裏の揺さぶりが強い。『MvC3』、『アルティメット』共に高い性能を誇る[22]。
アイアンマン（アベンジャーズ）
声：エリック・ルーミススターク工業の社長にして、自ら開発したパワードスーツを身に纏って戦うヒーロー。また、アベンジャーズの一員でキャプテン・アメリカ、ソーと並び「ビッグ3」と呼ばれている。アーマーのデザインは本作独自のもの[7]。胸から光線を発射する「ユニビーム」や両肩から爆弾を射出する「スマートボム」などによる遠距離戦を得意とする。8方向の空中ダッシュ、飛行が可能。『アルティメット』では空中ダッシュの性質が変化し、徐々に加速するようになった[22]。また『MvC3』では二段ジャンプが可能だったが使用できなくなっている。
ハルク（アベンジャーズ）
声：フレッド・タタショアガンマ線を浴び、感情の昂ぶりによって超人ハルクに変身してしまう物理学者。マーベル一の怪力を持つが、自分自身でさえその力を制御できない。本作は変身前の意識を失った状態での参戦であり、台詞や勝利メッセージでの口調が片言になっている。スピードが遅く遠距離戦は苦手だが、スーパーアーマーが付く技を多く持ち火力も高く、接近戦が強い。『アルティメット』では突進する「ガンマチャージ」にスーパーアーマーが付き、自分のペースに持ち込みやすくなった[31][22]。
デッドプール（X-メン）★
声：ノーラン・ノース肺がん治療のために加わったウェポンX計画により、全身が醜く焼け爛れ、精神を病んでしまった傭兵。ヒーリングファクターを持つ。口数が多く、ジョークを絶やさない陽気な性格。第四の壁を破ることができ、ゲーム中でもプレイヤーに話しかけたりとメタ要素が含まれている。また様々な基本動作にも、ほかのキャラクターにはないユニークなものが取り入れられている[12]。本作での一人称は「俺ちゃん」。遠距離戦が得意だが、自分のペース次第で接近戦を仕掛けることもできる。二段ジャンプが可能。『アルティメット』では稀に爆発を起こす危険な装置を使ってワープする移動技「テレポート」により各必殺技がキャンセルできるようになり、相手をより幻惑できるようになった[22]。
キャプテン・アメリカ（アベンジャーズ）
声：ブライアン・ブルーム第二次世界大戦中のスーパーソルジャー計画により超人となったヒーロー。アベンジャーズのリーダーでもある。本名スティーブ・ロジャース[注 12][50]。『アルティメット』では盾を前にし突進する「チャージングスター」の性能が強化され、盾を飛ばす「シールドラッシュ」はLで発動するとダウン追い撃ちが可能になるなど攻撃力があがった。また移動技の「側転」に無敵時間が付加され2段ジャンプが使用できるなど機動力も上昇している[22]。
ドクター・ドゥーム（ファンタスティック・フォー）
声：ポール・ドブソン世界制服を企むラトヴェリア王国の国王で、ファンタスティック・フォーの宿敵。卓越した科学力により造り出した強力な兵器の数々を駆使するほか、魔術を操ることができる。遠距離戦を得意とする。8方向の空中ダッシュと飛行が可能。アシストの性能が高い。『アルティメット』ではジャンプSの下降速度があがりヒット時のダウン確定が付加された[22]。
スーパースクラル（ファンタスティック・フォー）★
声：チャーリー・アドラー他の星の生物に変身する宇宙の列強種族「スクラル」の中でも「スーパースクラル」と呼ばれるエリートであり、ファンタスティック・フォー全員の能力をコピーしている。画面外に飛びパンチを浴びせながら急降下する「メテオスマッシュ」や、伸ばした腕で相手を掴み地面に何度も叩きつける投げ技「エラスティックスラム」など、高火力の必殺技を振り回して戦うキャラクター。『アルティメット』では「メテオスマッシュ」が空中でも出せるようになり、攻撃面が強化されている[22]。