Super Robot Taisen BX มีการผสมผสานเรื่องราวจากหลายซีรีส์อนิเมะ แต่จะมีโครงเรื่องหลักที่เชื่อมโยงตัวละครและหุ่นยนต์จากซีรีส์ต่างๆ เข้ามาร่วมกันในการต่อสู้กับศัตรูจากต่างโลก เรื่องราวเริ่มต้นเมื่อโลกถูกโจมตีจาก "อาร์กอน" (Argon) ซึ่งเป็นศัตรูจากต่างมิติที่มีแผนการจะทำลายโลก โดยอาร์กอนได้เข้ามาในโลกของมนุษย์ผ่านทางพอร์ทัลมิติ และเปิดเผยถึงศัตรูที่มีพลังมหาศาล ซึ่งจะทำให้โลกต้องเผชิญกับภัยคุกคามที่ยิ่งใหญ่ ในขณะเดียวกัน กลุ่มฮีโร่จากหลากหลายซีรีส์หุ่นยนต์ก็ถูกดึงเข้ามาในเหตุการณ์นี้ โดยทั้งจากกลุ่ม Mazinger Z, Gurren Lagann, Code Geass, Aquarion, Dancouga, และอีกหลายๆ ซีรีส์ที่ผู้เล่นจะได้พบเจอในระหว่างเกม การรวมตัวของเหล่าฮีโร่หุ่นยนต์ที่มาจากต่างมิตินี้ทำให้เกิดการร่วมมือกันระหว่างกลุ่มต่างๆ โดยที่แต่ละกลุ่มต่างมีวิธีการและปรัชญาการต่อสู้ที่แตกต่างกัน แต่สุดท้ายแล้วพวกเขาจะต้องร่วมมือกันเพื่อต่อสู้กับศัตรูที่ต้องการทำลายโลก