新システムとして「チームエリアルコンボ」と「X-ファクター」が追加されている。「チームエリアルコンボ」は空中でコンボを叩き込む「エリアルレイヴ」中に始動しほかのメンバーに交替し空中で敵に連続技を叩き込む。レバー入力によって、攻撃力が高い上段、横方向に打ちつける（『アルティメット』ではさらに相手のハイパーコンボゲージを1つ減らす）中段、下方向に叩きつけハイパーコンボゲージを1本増加させる下段の3種に派生する。対する受け手側は相手のチームエリアルと同じコマンドを入力すると「チームエリアルカウンター」が発動し、相手のチームエリアルコンボを阻止できる。「X-ファクター」は1試合に一度だけ使用でき、一定時間スピードと攻撃力を上昇させることができ、自分のチームの残り人数が少ないほどその効果が高くなる。必殺技などの各種モーションをキャンセルできるため連続技にも組み込め、ガードをキャンセルして相手のコンボに割り込むことも可能。発動中はリカバリアブルダメージが控えに回っていなくても自動で回復し、ケズリ[注 6]を無効化する[4]。

連続技、必殺技、ハイパーコンボ、エリアルレイヴをいずれも1ボタンで行える初心者向けの「シンプル操作」は、使える必殺技やハイパーコンボには制限がある。例えばリュウならば上段足刀蹴りや真空竜巻旋風脚は使えない。

「ディレイドハイパーコンボ」は、ダメージ補正をリセットするテクニック「補正切りコンボ」の始動に使われることがある。キャラクターの中には補正切りありきで活躍できる者も存在する[31]。ほかにもマニュアルには記載されていないが以下のようなテクニックが存在する。二段ジャンプを行えるキャラクターの一部には、二段ジャンプを高速入力することで低空ジャンプとなる「ショートジャンプ」が利用でき、それを駆使して高速で発生する中段攻撃を仕掛けられる[32]。ダッシュを方向キーの2度押しではなく攻撃ボタンの同時押しで行うと下入力でキャンセルすることができ、その工程を繰り返すと波を打つような小刻みな連続ステップ「ウェーブダッシュ」が可能となる[22][33]。スナップバックにより強制交代させられるキャラクターの出現時間が一定であることを利用し、相手のガードを崩す戦法を仕掛ける「出現攻め」が行える[31]。

キャラクターは、癖がなく扱いやすい「スタンダードタイプ」、スピードはないが攻撃力と体力に優れる「パワータイプ」、体力は低いが特殊な移動技を持ちガード崩しに長ける「スピードタイプ」、多彩な飛び道具により遠距離からの攻撃に長けた「シューティングタイプ」の4種に大別される。アシストは、飛び道具を放つ「ビームタイプ」、長時間判定の残る技を放ちフィールドを制圧する「停滞タイプ」、ダウン後に追い撃ち可能な攻撃を仕掛ける「追い撃ちタイプ」などにタイプ分けできる。コンボの発動中は徐々に相手ののけぞり時間が減少するため、後になればなるほど連続技の難易度が上がる。また、1コンボにつき地上・壁バウンドは1回ずつしか発動できないと言う仕様がある[注 7][4]。
仕様

キャラクターの音声は、マーベルサイドは英語固定、カプコンサイドはキャラクター毎に英語・日本語音声を切り替えることができるようになっている。『バイオハザード』シリーズや『デビルメイクライ』シリーズなど、元々英語を喋っていたキャラクターは、デフォルトでは英語音声に設定されている。

ゲームモードは、1人プレイでCPUと対戦するシングルモード。2人で対戦するバーサスモード。CPUキャラを相手に技の練習をおこなうトレーニングモード。必殺技や連続技などの課題をクリアして行くミッションモード。音楽やムービーを鑑賞できるギャラリーモード。オンライン通信対戦を行なうネットワークモードが搭載されている。説明書には書いていないが、トレーニングモードではラグが設定できる[15]。『ストリートファイターIV』と比べて通信データ量が多く、快適な対戦環境を重視した結果、観戦モードは搭載されていない[7]。格闘ゲームの面白さを追求したことなどにより、ミニゲームなども見送られている[15]。

『アルティメット』では発売後の12月19日に行われた無料アップデートにて「ヒーロー&ヘラルド」モードが搭載された[注 8]。プレイヤーはヒーローかヘラルドのどちらかの陣営を選び、ネット上で対戦し、その勢力を競い合う。このモードでは独自のシステムとして「サポートカード」を搭載している。サポートカードは、1枚のメインカードと2枚のサブカードから成り立ち、組み合わせによっては、飛び道具を無効化、常時Xファクター状態、ブロッキングが可能など、通常のプレイでは再現できないような状況を作ることもできる。ネットでの対戦結果は1週間ごとに集計され、戦果に応じてサポートカードが貰える。オフラインでもCPUを相手に対戦することができる。サポートカードは全てカプコンのデザイナーによる描き下ろしとなっており、S?Cのレアリティでランク付けされている[25][24][27][28]。

オンライン対戦でゲームに負けそうになると故意に回線を切断する悪質なプレイヤーへの対策として、全ユーザーの回線の切断回数を記録し、回数の多い者同士をマッチングするシステムが導入されており、このシステムは多くのユーザーに好意的にみられている[34]。

キャラクターのカラーリングはデフォルトで4つのバリエーションが用意されていて、アイアンマンのウォーマシンカラーなど類似するキャラクターをモチーフとしたカラーリングも含まれており[35]、その傾向はネタ要素が強い[36]。『アルティメット』では、既存のキャラクターに2種類の新規カラーが追加されており、PS Vita版には、near機能を使って交換が可能な全身が金色の「ゴールドヘラルドカラー」が追加されている[37]。また、ダウンロードコンテンツの「コスチュームパック」を購入することにより、キャラクターモデルそのものが変更された新たなコスチュームを追加できるようになっている（詳しくはダウンロードコンテンツ節を参照）。

マーベル側の要望でストーリーも重視されており[5]、前作でオミットされていたキャラ別による勝利メッセージ、BGM、エンディングが復活している。BGMは「アメコミに合った曲」ということを念頭に作られており、マーベルの新規キャラクターのみ本作オリジナルの曲となっている。シリーズに参戦したことのあるキャラクターのBGMは、参戦元となる作品や過去のシリーズの曲をより壮大にしたアレンジが施されている[8]。
人選

人選は、総じてヒーローとヴィラン（悪役）の枠組みや男女比、格闘のタイプなどが偏重しないよう配慮がされている。キャラクターの全てが版権物であるため、キャラクターの動きや技、台詞において、カプコンとマーベル側から厳しい監修が入っている[注 9][28]。