Ultimate Marvel vs. Capcom 3, développé par Capcom en collaboration avec Eighting et édité par Capcom, sort le 18 novembre 2011 sur PS3 et Xbox 360, le 22 février 2012 sur PS Vita, le 3 décembre 2016 sur PS4, et le 7 mars 2017 sur Xbox One et PC. Cette version enrichie de Marvel vs. Capcom 3: Fate of Two Worlds ajoute 12 nouveaux combattants au roster original, portant le total à 50 personnages issus des univers Marvel Comics et Capcom dans des affrontements en équipes de trois.

Parmi les nouveaux venus figurent des icônes comme Strider Hiryu, Vergil, Phoenix Wright et Frank West côté Capcom, ainsi que Ghost Rider, Hawkeye, Doctor Strange et Nova côté Marvel. Le gameplay conserve le système de combos aériens et le X-Factor tout en apportant un rééquilibrage complet des personnages et des ajustements aux mécaniques de combat aérien. Le mode Heroes & Heralds, disponible gratuitement, permet aux joueurs de choisir entre défenseurs de la Terre et hérauts de Galactus en collectant plus de 100 cartes de capacités pour personnaliser leurs combattants.

Initialement prévu comme contenu téléchargeable, le projet est devenu un jeu à part entière suite au séisme de Tōhoku et à des problèmes de santé au sein de l'équipe d'Eighting. Le titre a été retiré des boutiques numériques en 2013 après la fin de la licence Marvel de Capcom, avant d'être réédité en 2016 sur PS4 puis en 2017 sur Xbox One et PC avec l'intégralité des DLC inclus et une résolution 1080p à 60 images par seconde.