อัลติเมตมาร์เวล vs. แคปคอม 3 ได้มีการเปิดตัวตัวละครใหม่อย่างฟีนิกซ์ ไรท์ หรือที่รู้จักในชื่อริวอิจิ นะรุโฮะโด ในเวอร์ชันภาษาญี่ปุ่น ซึ่งแม้จะมีการเปิดตัวนักสู้ทีละราย เพื่อเป็นการสร้างกระแสของเกมต่อสู้จนเป็นเรื่องปกติ แต่ก็มีผู้คนให้ความสนใจต่อตัวละครดังกล่าวมากเป็นพิเศษ เนื่องด้วยเป็นตัวละครจากเกมทนายชื่อเอชแอตเทอร์นีย์ หรือกาคุเท็นไซบัน ในเวอร์ชันภาษาญี่ปุ่น โดยได้มีการนำท่าการเคลื่อนไหวจากเกมต้นฉบับมาดัดแปลงเป็นท่าโจมตี โดยเฉพาะการชี้นิ้วเพื่อคัดค้านอันเป็นเอกลักษณ์ และการปรากฏตัวของตัวละครฝั่งมาร์เวลคอมิกส์อย่างโนวา[20] รวมถึง ได้มีการเปิดตัวแฟรงก์ เวสต์ ซึ่งเป็นตัวละครจากเกมซีรีส์เดดไรซิง และเคยปรากฏตัวในทัตสึโนโกะ vs. แคปคอม: อัลติเมตออล-สตาร์ส แม้ว่ารูปแบบการต่อสู้จะเหมือนกับเกมดังกล่าว แต่ทางแคปคอมได้ทำการปรับปรุงโดยเพิ่มระบบเลเวล และยกเลิกท่าไม้ตายที่อยู่ในชุดร็อคแมนออกไป และตัวละครชื่อร็อกเก็ตแรคคูน ที่ปรากฏตัวครั้งแรกในมาร์เวลพรีวิว เล่ม 7 โดยในเกม ตัวละครดังกล่าวจะเน้นการใช้แทกติกและการวางกับดัก[21]

ในภาคนี้ มีตัวละคร 36 ตัวจาก มาร์เวล vs. แคปคอม 3 ภาคแรก กับตัวละครใหม่อีก 12 ตัว จิล วาเลนไทน์ และชูมา-โกรัธ ซึ่งเป็นสองตัวละครที่ได้รับการเปิดตัวโดยการดาวน์โหลดเนื้อหาสำหรับเกมในภาคก่อนก็ยังคงมีอยู่สำหรับการดาวน์โหลด[22] โหมดออฟไลน์ใหม่สามารถช่วยให้ผู้เล่นสามารถใช้กาแลคตัส ซึ่งเป็นตัวละครบอสที่ไม่สามารถใช้เล่นได้ในตอนแรก[23] ตามมาด้วยเหล่าตัวละครพิเศษสำหรับการอัปเดตภาคอัลติเมต[7][24]