勝利条件と敗北条件の決められた戦闘パートをこなしシナリオを進めていくSRPGである。戦闘は銃撃が基本であり、戦闘はSRPGでありながら移動や銃撃時はTPSアクションゲーム風に進行する「BLiTZ」というシステムに則って行われる。

プレイヤーは俯瞰視点でマップを見下ろすコマンドモードで行動するユニットを決定、アクションモードにて実際に選択したユニットを操作して敵を索敵し、敵の位置を把握して行動するのが基本となる。また、回数の許す限り同じユニットを繰り返し行動させられるので、敵ユニットを倒しそこなっても再度選択することで追加攻撃・離脱までが可能である。ただし、再選択を繰り返すと一度に移動できる距離は減る。また戦闘中はユニットとして登場するキャラクターが様々なポテンシャルを発揮し、一定の確率でステータスの向上や体力回復、弾薬の補給などが起きる。

味方ユニットのHPが0の状態で敵ユニットに接触されたり、規定ターンが経過したりすると、そのユニットは死亡状態となり、死亡したサブキャラクターはその後のミッションで使用することはできない。救出するにはHP0になってから死亡するまでの間に味方ユニットで触れる必要がある。

ゲームは『ガリア戦線記』という本を読み進める形で進行し、この状態はブックモードと呼ばれる。ガリア戦線記の物語は本章といくつかの断章で成り立っており、それぞれの章でストーリーを見てミッションをクリアし次に進むと言う形式をとる。本編はクリアしていくことで次のものが自動的に現れるが、断章を見るためにはゲーム中で得た資金を使って購入する必要がある。本の体裁をとっているため、過去のイベントシーンも簡単に見ることができるようになっている。

本章と断章の他に兵士のレベルアップや装備の開発を行う「訓練開発」、フリーモードとして「遊撃戦闘」、登場人物について記された「人物総覧」、物語に登場する事物について記した「博物総覧」、登場する兵器について記した「兵器総覧」などのタグがストーリーの進行とともに増えていき、利用することができるようになる。2周目のプレイでは遊撃戦闘に新たなステージの追加や難易度HARDの追加といった要素がある。

また、ストーリーが進むと姫に謁見できるようになり、下賜によって褒章武器が貰えることがある。

ゲームの1周目を全てクリアして、クリアデータをロードすることで2周目がプレイ可能になっており、2周目では1周目からの引き継ぎや新たな要素がある。

征暦1935年。専制君主国家・東ヨーロッパ帝国連合（通称「帝国」）と共和制連邦国家・大西洋連邦機構（通称「連邦」）との間に第二次ヨーロッパ大戦が勃発。そして、両国に挟まれた武装中立国である小国・ガリア公国も戦禍に巻き込まれていく。

ガリア公国は燃料や兵器、治療目的で使われる鉱物資源・ラグナイトを豊富に産出するため、連邦との戦争を優位に進めることを目論む帝国に侵攻される事となり、後に「ガリア戦線」と呼ばれる戦いが幕を上げる。武装中立国のガリア公国には『国民皆兵制度』という一種の徴兵制があり、有事の際にはガリアの15歳以上の民間人は必要に応じ「義勇軍」として徴兵される。

本作では、ガリア公国義勇軍第3中隊第7小隊が、軍事侵攻を進める東ヨーロッパ帝国連合の司令官マクシミリアンを打ち倒すまでを描いている。また作中においては、「ガリア戦線記」の著者イレーヌ・コラーによって物語形式で語られている。

本作のプロデューサーを務めた、野中竜太郎とチーフプロデューサーの西野陽によると、構想は発売の4・5年前からあり、元々はPlayStation 2向けの企画であった。その時から既にキャラクター原案の本庄雷太や、音楽を担当した崎元仁とはコンタクトをとっていた。その後、2005年に主要スタッフが集まり、本格的な開発が始まったのは2007年だと野中は語っている。

開発スタッフは「サクラ大戦シリーズ」を制作した旧オーバーワークス。元々この開発チームはストーリー性を持つタイトルを手掛けており、新たに強いドラマ性を持つタイトルを作ろうと考えた結果、人の絆が最も強く描かれる舞台として戦場が選ばれた。しかし、戦争モノに対して苦手意識のあるユーザーにも抵抗がないように舞台背景は架空のヨーロッパとして設定され、作風にはファンタジーの要素が加えられている。

キャラクター原案には本庄雷太が起用されているが、スタッフによるとこれはミリタリー面での機能性を持たせつつ、フィクションとしての嘘も描くことのできる人物を選んだ結果である。レトロ感を出すために作中の軍服は第一次世界大戦時の軍服を参考にデザインがなされている。

グラフィックエンジンには「CANVAS」という水彩画風のイラストが動いているかのような表現方法ができるものを採用している。この「CANVAS」は郭線から色がはみ出たり、遠くにあるものは稜線がかすんだり、輪郭が歪んだりするもので、写実的なCGを用いた作品とはまったく別のテイストを醸し出している。制作途中に新世代ハードのPS3が登場したことにより映像表現力が上がり、「CANVAS」の完成に至った。「CANVAS」を開発したのはセガの画面表現を研究しているチームで、そのチームの研究が本作で使えるのではないかと考えた結果セガ社内で検討され「CANVAS」が採用された。

余談だが、制作チームが同じであるため『エターナルアルカディア』の主人公・ヴァイスとヒロイン・アイカも志願兵（プレイヤーキャラクター）として、ファイナが衛生兵（NPC）として本作に登場（ゲスト出演）している。なおサブキャラクターは本作の声優が兼任しており、ヴァイスの声優も関智一ではなくなっている。

なお、本作の最初のタイトルは『戦場のワルキューレ』であったが、ナムコ（現・バンダイナムコエンターテインメント）がかつて発売していたファミリーコンピュータ用ゲーム『ワルキューレの冒険』が存在していた都合で、変更された経緯がある。

主題歌は、JUJUのどんなに遠くても...。

また、作中では挿入歌としてロージーを演じる豊口めぐみが歌う『受け継がれる想い』（作詞 - 佐藤太平 作曲 - 崎元仁）が流れるほか、JUJUが歌う『どんなに遠くても…』（作詞 - JUN,T 作曲 - 川口大輔 編曲 - CHOKKAKU）が主題歌としてオープニングやエンディングで流れる。

音楽は崎元仁が担当しており、軍隊を連想させるマーチ的なリズムやトランペットのソロを入れつつファンタジー感のある仕上がりとなったと野中は語っている。演奏はエミネンス交響楽団によるフルオーケストラである。

2008年の売り上げ数は約15万本に達し、発売から約1年後の2009年3月5日に廉価版(PLAYSTATION 3 the Best)が発売された。廉価版は有料DLCである「イーディ分隊大作戦!」が最初から同梱されている。通常版と異なり、ゲーム中のXMBに対応している。廉価版の売り上げは約8万本に達し、日本国外においては売り上げが400%に達した。

日本のゲームメディアからはファミ通クロスレビューでの40点満点中34点、ゴールド殿堂入り を始め、電撃オンラインのユーザーアンケートでは2008年1月から6月の上半期に購入した最も面白かったソフトの項目で『モンスターハンターポータブル 2nd G』、『メタルギアソリッド4』、『スマッシュブラザーズX』といったビッグタイトルに続き4位という評価を得た。映画監督の押井守も本作をプレイしており、「人の死を描いた硬派な作品。王道的アニメの世界であり、『風の谷のナウシカ』の原作版のような印象を持った。」と評価した。

日本国外では、米国IGNで9/10、豪IGNで9.1/10を獲得、「近10年間のセガで、最良のRPGか?」「アニメと水彩画を融合させた美しく特徴的な画風、既存ジャンルに収まらない斬新なスタイルがまさに傑作たる所以である」などと評され、Playstation 3 Strategy Game of 2008を獲得する。

GameFanではGame of the yearに匹敵する最良のPS3タイトルと称され、GameSpotではBest Artistic Graphics of 2008を、 GameSpyではBest Original Soundtrack 2008及びStrategy Game of the Year 2008、VG ChartzではBest Japanese Role-Playing Game 2008とStrategy Game of the Year 2008とBest Game No One Played 2008の3つを獲得する。またGameTrailersではBest Role-Playing Game 2008にノミネートされ、Gaming Targetでは“2008年以後もプレイしているであろう40タイトル”に選ばれる。

各ゲームレビュー雑誌・サイトの評点は　GI；8.5/10、GSpot；8.5/10、GT；9.1/10、GS；8.5/10、XPlay；4/5、GR；87、MC；87、EGM；A-、GameRev；B+ 以上であった。

2010年には「PlayStation 3史上最高のシミュレーションRPG」としてギネス・ワールド・レコーズに認定された。

発売後メディアミックスを推し進め、コミックやアニメも製作された。物語の大筋は同じだが細部は異なり、それぞれ楽しむことができるようになっている。ゲームではできなかったサブキャラクターにも焦点が当たるように作られている。