グラフィックは3Dポリゴンだが操作系が従来の2D対戦格闘のままという『ストリートファイターIV』（以下『ストIV』）と同様の「2.5Dスタイル」となり[5]、ハイパーコンボの発動時などにはカメラワークのアングルが寄るなどの演出も用いられる[6]。「表現の幅を広げるため」というこの変更は、多くのユーザーに3Dになった違和感をあまり感じさせない作りに仕上がっている[7]。2Dから3Dへモデルを変更したことにより、グラフィックなどは一部再現を含め全て作り直している。スタッフはプロデューサーの新妻良太をはじめ『タツノコ VS. CAPCOM』（以下『TvC』）から引き続き参加した者、および『MvC2』の関係者もいるが、『MvC2』の企画者などは違うゲームの制作を担当していたため、アドバイザーとして参加している。開発にはマルチプラットフォームに適したカプコンの制作エンジン「MTフレームワーク」の最新版が使われている[8][9]。

新妻によると、本作のデザインコンセプトは「動くアメコミ」であり[10]、カプコンのキャラクターも含めアメコミ調のくっきりとした陰影で描画されている[11]。アメコミ＝雑誌というイメージから攻撃などの際に紙が裂けたり、破れたりする演出が加えられ[9]、使用されるエフェクトはアメコミで実際に使われているフォントをそのまま使用している。これらの表現は日本国外ファンを意識したものではなく、あくまで本作のコンセプトを重視したことによるものである[8]。

ゲームバランスよりは爽快感を重視しており、バランスが最重視された『ストIV』に対し、本作はあくまで「お祭り」ゲームであることを重視している。新妻曰く「キャラクターを尖らせるだけ尖らせて、最終的にシステムで包む」設計になっており、『ストIV』をプレイしたユーザーから送られた「もっとハチャメチャだったらいいのに」と言う要望に対する一種の答えになっている。そのため、最終的なゲームバランスを調整するのには膨大な時間がかかっており、1日1000試合テストプレイをしたスタッフも存在する。演出などは『ストIV』と比べて短めになっており、あくまでスピーディなゲーム性を追求している[7]。カプコンでは、マーベルのことを熟知し間違いの無いキャラクター作りをするために相当な量の資料を集め、不要なところまでも作りこむという熱意ある制作が行われた[12]。設定が不明瞭なキャラクターはマーベル社に相談して作られている[13]。

マーベル側では、原作で死亡したキャラクターが参戦したり、設定が大幅に変更されているなどゲーム発売時点の原作コミックの状況と異なる点があるが、それほど熱心に最新の原作を読んでいないライトなファンが持つイメージ寄りにするために、「より古典的解釈に基づいた」キャラクター設定となっている[注 5][14]。

新規参戦するキャラクターが増えたため、そのシリーズのファンに「格闘ゲームというよりは特定のキャラクターを動かせるゲーム」として好評を得ている[15]。新規キャラクターは対戦格闘ゲーム以外からの参戦が多く、原作での特徴的な動きを格闘ゲーム風に再現することが重視されている[8]。

2011年3月30日に出荷本数が200万本を記録したと発表された。カプコンは、『マーヴル VS. カプコン』シリーズ（以下『MvC』シリーズ）のファンの期待に応え、近年の格闘ゲーム人気の拡大を喚起した結果としている。またダウンロードコンテンツを継続して配信していき、長期的な販売促進を行うとしていた[16]。
日本国外版

日本国外版は日本版と異なるパッケージで販売されており、他にも日本国外版のコレクターズ・エディションには「コミック/アートブック」、アメコミの無料購読コードやダウンロードコンテンツキャラクターのアンロック・コードなどの予約特典が付随するなど異なる点がある[17]。日本ではユーザーの要望に応えe-CAPCOM限定でこのコレクターズ・エディションが先着予約特典として販売されたが、各種コードは使用できなくなっている[9]。「コミック/アートブック」には、本編の書き下ろしプロローグコミックのほか、キャンペーンアートなどが収録されている[18]。このコミックは『アルティメット』のゲーム内ギャラリーに画像データとして収録されている。
アルティメット

2011年11月17日にPS3とXB360で発売された『アルティメット マーヴル VS. カプコン3』では参戦要望が多く寄せられたストライダー飛竜など新キャラクターを12人追加し[19]、ダウンロードキャラクターを含めると総勢50人が使用可能になった。要望の高かったオンライン対戦での「観戦モード」が追加され[20]、マッチメイキングをスムーズにしラグを減らすなどオンラインモードの強化が行われる。また。前作で行われた主要な大会やユーザーフィードバックを参考にゲームバランスを再調整し、一部のキャラクターには新必殺技が追加された[21]。ゲームバランスを極端なものにしていたXファクターは攻撃上昇率を低下させ、空中でも発動できるようになった。空中ダッシュ中のガードができなくなったため、相対的にホバリングや特殊移動技を持つキャラクターが有利となっている[22]。

2011年12月17日にはPlayStation Vitaのローンチタイトルとして発売した。コンソール版同様の60フレームでの動作と軽快さを実現しており[23]、要望の多かった対戦動画のアップロードと再生が可能となっている[24]。グラフィックデータの転用はせず、有機ELに合うように一から作り直されている。操作系統にもタッチスクリーンでのプレイに対応するなどの変更点が見られ、PS3と連動しPS Vitaをコントローラーとして利用する「アルティメット・コントローラー」機能を搭載している[25]またL、Rボタンはボタンを押す長さによってアシスト、交代へと変化する[26]。オンライン対戦はWi-Fi通信のみとなっており、3G回線はリーダーボードの閲覧のみとなっている[27]。バトルプランナーの石澤英敏（通称Neo_G）は新モードや新キャラクターの参入などを指し「実験的で思い切りを詰め込んだ作品」と振り返っている[28]。