前番組『機動武闘伝Gガンダム』の人気の中心が低年齢層だったのに対し、本作ではガンダムのパイロットを始めとする主要キャラクター全員を美少年に設定、女性も対象としたメディア展開（後述の#関連作品を参照）を行うなどし、結果的に多くの女性ファンを獲得した。バンダイビジュアルの運営するブロードバンドコンテンツで本作品は「アニメ・ロボット・美少年」のカテゴリージャンルに配されている。しかしシリーズ構成の隅沢克之によると元々女性ファンの獲得を意識して制作したわけではなかったという。平成ガンダムと呼ばれる『機動武闘伝Gガンダム』『新機動戦記ガンダムW』『機動新世紀ガンダムX』の中でも人気が高い作品のひとつであり、翌年にはOVA『新機動戦記ガンダムW Endless Waltz』が発売、劇場版の公開など多数のメディア展開へと発展した。

大河原邦男によると本作も前作Gガンダム同様、世界各国をイメージした5機のガンダムが登場する。各国のイメージはバンダイにより指示されており、それぞれ日本、西洋、中東、アメリカ、中国とされている。ただし、前作のGガンダムよりも、各国のイメージは抽象化している。隅沢によれば、前作では5機のガンダムパイロットがいたものの主人公は一人だったが、本作では5人全員が主人公役扱いになっている。

他のガンダムシリーズ同様、物語の主軸は戦争であるが、その中でも本作では特に戦略や人間性についての様々な葛藤が描かれている。また、古今東西の軍人、思想家の思想や言葉が多数引用されているのも本作の特徴の一つである。また、女性キャラクターについて、「あの頃よくあったロリキャラは好きじゃなかった」と述べ、それまでのロボットものにある、添え物のような女性キャラではない、自立した女性を意識してキャラクター作りをしたという。

監督は池田成、キャラクターデザインは村瀬修功が担当した。しかし、半年ほど経った時点で池田が監督を降板する事態となり、『黄金勇者ゴルドラン』の監督だった高松信司が同作と同時進行で、ノンクレジットながら番組後半を担当した。隅沢によると前番組Gガンダムが従来のガンダムファンに不評だったために、本作は当初『ファースト』から『Vガンダム』までのガンダムの再現を目指したものだった。しかし、10話が放映される頃には池田が当初の案を外れてストーリーを展開。池田降板後に隅沢が当初の案を復活させて物語を構築した。このため後半は従来のガンダムに近いものになっている。また主役機は5機のガンダムだが、主人公達の機体の乗り換えが他のガンダム作品と比べても多いのが本作の特徴の一つと言える。

アメリカ合衆国では2000年3月6日よりカートゥーンネットワーク・TOONAMI枠にて『Mobile Suit Gundam Wing』のタイトルで放送が開始され、米国で初めて放映されたガンダムシリーズ作品となった。放送コードの関係上、流血などの残虐性の強い場面には修正が施されているが、2001年からはアダルトスイム枠にて無編集版が放送されている。サンライズの海外営業部次長の渡辺靖夫によると、世界的に受けるキャラクターやドラマを持つ作品。欧米以外の国々でも放映され、ガンダム史上放映された国が最も多い。

本作品のタイトルロゴは複数の種類が存在する。

• 「新機動戦記ガンダムW（ウイング）」という表記。
• 主にTVのOPやDVDのジャケット等に使われる代表的なもの。
• 「新機動戦記ガンダムW GUNDAM WING」という表記。日本語表記の下に英語表記が入る。
• 主に音楽関係やガンプラ系の商品等に使われている。

• 主にTVのOPやDVDのジャケット等に使われる代表的なもの。

• 主に音楽関係やガンプラ系の商品等に使われている。

ガンダムVS.ガンダムでは混在して使われており、各作品のタイトルロゴで作成されている公式サイトのバックでは後者、MS・パイロット一覧のページ等では前者が使われている。また、ゲーム本編の出撃デモやEDでは前者が使用されている。

続編の『NEXT』の公式サイトでは後者で統一されている。ゲーム本編や家庭用版のサイトは前者、家庭用説明書の参戦機体のページでは後者が使われている。

宇宙開発が始まった年をアフターコロニー（A.C.）歴1年と定め、人類は宇宙コロニーの開発を始めた。しかし地上・宇宙での紛争や様々な疾病、技術的な問題もあり、L1にてコロニーが初めて完成するまで1世紀を要した。地上の紛争が原因で、宇宙への移民は増大し人口の流出に伴い地上の各国家は衰退の兆しを見せ始めていた。そこで各国家は地球圏統一連合を設立し、コロニーの影響力に対抗しようとした。

A.C.165年、連合とコロニーとの対立問題を調停するための機関が発足。代表としてヒイロ・ユイが選出された。彼は非暴力・非武装の完全平和主義を掲げ、宇宙の心宣言を提唱し、コロニーや地上に賛同者が現れるもA.C.175年に暗殺される。彼の死によりコロニー側は混乱し、連合はスペシャルズ（後のOZ）のMS部隊を派遣。地上でも、ヒイロ・ユイの思想に賛同したサンクキングダムを始めとする国々が連合の武力によって蹂躙されてしまう。

以後、連合軍は圧倒的な軍事力で各コロニーを制圧し、宇宙機雷によりコロニー間の連絡が寸断される時期が長く続いた。

A.C.195年、地球圏統一連合の支配に反目する一部のコロニー居住者による地下組織が「オペレーション・メテオ」を発動させる。それは流星に偽装した5機のモビルスーツ(MS）「ガンダム」をパイロットと共に地球に降下させ、破壊活動を行わせるというものである。しかしこの作戦は事前に「M作戦」の名で連合及びOZに察知されていた。このため工作員の一人ヒイロ・ユイの乗機は地球への降下中に、OZの攻撃輸送機との遭遇戦で海に落下、その後リリーナ・ドーリアンと出会うこととなる。そして互いを知らぬまま地球に降下した他の工作員たち、デュオ・マックスウェル、トロワ・バートン、カトル・ラバーバ・ウィナー、張五飛も、ガンダムパイロット同士や様々な人間と出会い、時代を動かしていくこととなる。

5機のガンダムとそのパイロットは地上に降り立つと、連合の中にその存在を隠すOZが傘下に置く施設を集中的に破壊し、ガンダムの威力を連合やOZの間に轟かせた。しかしガンダム単機の行動はやがて限界に達する。情報戦に長けたOZは彼らを逆に泳がせ、偽情報を流し連合内の軍縮論者達を一掃させ、更にそれに乗じて「オペレーション・デイブレイク」を発動。全世界で同時に連合に対するOZの反乱を成功させてしまう。OZはガンダムのパイロット達に対し、コロニーを人質にした上で降伏を迫り、ヒイロはガンダムを敵に渡すことはできないとし、ウイングガンダムを自爆する選択肢を選ぶ。その後、OZはコロニー側に対し、武力による恫喝ではなく協調性を前面に押し出す懐柔策によってコロニーを次々と味方につけていき、コロニーにとって最後の希望となるはずだった5機のガンダムとパイロット達は、掌を返される形で「人類の敵」として糾弾される側に陥ってしまうが、それでも彼等は自分達の存在意義を賭けて、それぞれの形で戦おうとする。

しかし、宇宙に残った連合の残党が、新たにOZで開発された無人兵器モビルドールの前に駆逐されていく中で、OZとそれを支援するロームフェラ財団は、有人のモビルスーツに代わるモビルドールで、地球圏の支配という野望を達成させようとしていた。しかし、OZの総帥トレーズ・クシュリナーダは、戦争は生身の人間が戦うべきであるという独特の美学を主張し、財団の方針と対立。総帥を解任されてしまい幽閉に追い込まれた事で財団内部ではトレーズを支持する一派が内紛を起こし、戦火は各地に飛び火していく。

やがて宇宙で、コロニーの武装勢力がホワイトファングを名乗り蜂起し、かつてゼクス・マーキスを名乗っていたミリアルド・ピースクラフトを指導者に祭り上げ、真のオペレーション・メテオを実行しようとする。それは、大型のコロニー（x-18999）を地球に落下させ、これによって混乱した地球を5機のガンダムで制圧するというものである。しかし、ガンダムを設計した5人の科学者はそれに反対して指令内容を変更し、大量虐殺の実行者となる事を拒否した。

一度は歴史の表舞台から退いていたトレーズが世界国家元首に着任して地球上の軍事力を統一し、ホワイトファングとの戦いに挑む。5人のガンダムパイロット達はそれぞれが己の信じる道を信じて戦い、また5人の科学者も自身の命と引き換えに、地球に落下する巨大戦艦リーブラの軌道を変える。最後のリーブラの破片を射つヒイロの一撃が、戦争の歴史に一旦の幕を引いた。

（オープニングクレジットより）

• 企画 - サンライズ
• 原作 - 矢立肇、富野由悠季（『機動戦士ガンダム』より）
• シリーズ構成 - 隅沢克之
• キャラクターデザイン - 村瀬修功
• メカニカルデザイン - 大河原邦男、カトキハジメ、石垣純哉
• 衣装デザイン協力 - 出渕裕
• 美術監督 - 佐藤勝
• 撮影監督 - 大神洋一
• 音楽 - 大谷幸
• 音響監督 - 浦上靖夫
• 制作協力 - 電通、創通エージェンシー
• プロデューサー - 小泉美明（テレビ朝日）、植田益朗（サンライズ）、富岡秀行（サンライズ）
• 監督 - 池田成
• 制作 - テレビ朝日、サンライズ

テレビオンエアで、前期OPテーマ『JUST COMMUNICATION』のオープニング作画は、第1話から17話までは劇中のバンクシーンを一部共用したものを使っており、第18話から新しい作画になった。ビデオソフト版や再放送では、第17話までも第18話以降のものに差し替えられている。

後期OPテーマの『RHYTHM EMOTION』は、1995年11月に新オープニングテーマとしてCDが発売されていたにも関わらず、オープニングテーマとして使用されたのは翌年の2月からで、終盤の2か月間しか使用されなかった。そうなった明確な理由は不明だが、2010年発売のG-SELECTIONブックレットによると「池田監督が途中降板したため、キャラクターデザインの村瀬修功がオープニングの作画を担当することになったが、完成が大幅に遅れ、結局完成したのは最終回直前になったため」とのこと。なお、後期オープニング作画は、ほとんどが劇中のバンクシーンを編集したものだった。

また、オープニングテーマがなかなか変わらなかったことに関して、永野椎菜は後に「今でこそ笑えるが、当時は胃が痛んだ」と語っている。 同曲はオープニングとして使われる以前にも、36話、38話、39話でも挿入歌として使われている。

エンディングテーマが最終回まで変更されなかったのは、『機動戦士Zガンダム』以来である。

各話のタイトルが表示されるときの音楽は、第1話、第2話、第39話、第47話から49話だけ独自のものになっている。第1・2話は加えて、後半開始時（CM後）の音楽も独自のものである。第1話、第47話から49話の後半開始時の音楽は共通である。

第27、28話はそれぞれ総集編。

タイトルコールはヒイロ役の緑川光が担当した。次回予告ナレーションは2話分と4～48話分を同じく緑川光が、新番組予告（1話分）と3話分、49話分はリリーナ役の矢島晶子が担当した。

★印はサンライズ公式掲載の番宣ポスターより

いずれも、本放送終了後の放送。

• 東京都 MXTV TOKYO MX
• 埼玉県 TVS テレビ埼玉
• 全国 アニマックス、チャンネルNECO、BS-i（現・BS-TBS）、BS11（本局のみ『ガンダム・Gセレクション』のひとつとして4話分を放送）

• バンダイチャンネル（有料会員に限り、全話閲覧可能）
• Amazon Prime Video、DMM動画、GYAO!ストアほか（各話、個別課金）
• YouTube「ガンダムチャンネル」（期間限定配信）

本作品はTVシリーズを中核として、様々な派生作品がメディアミックス手法の下製作されている。ガンダムシリーズのうち、一つの作品のみでTV放送、OVA化、劇場公開、ラジオドラマ化、CDドラマ化、小説化、オリジナルのコミック化、玩具化、ゲーム化されたガンダム作品は、本作が初にして2014年現在唯一である。

HDリマスターDVDボックスの販促としてBEAT☆Net Radio!にてトークラジオ『新機動戦記ガンダムW 緑川光の任務、了解』が配信された。全10回。

また.ANIME限定購入者特典としてオリジナルショートドラマがボックス各巻の発売に合わせて計3話配信された。

キャラホビ2007のステージイベントでは緑川光・置鮎龍太郎がゲストで参加し、後日デジタルビート上で一部その模様が公開された。