テレビアニメ『UFOロボ グレンダイザー』の映画化第2作であり、初の映画オリジナル作品。『グレートマジンガー』のキャラクターは登場しないため、従来のクロスオーバー作品とは雰囲気が異なり、『UFOロボ グレンダイザー』の外伝的エピソードとなっている。

本作以前の東映まんがまつりで、既存のヒーロー同士が「対」のタイトルを冠した作品で共闘することがあったが、本作では文字通りグレンダイザーと敵の手に落ちたグレートマジンガーが対決する。

なお英文タイトルは『Mazinger VS Grendiser』で、邦題とは逆にグレートの方が先であり、また『Great』がタイトルに入っていない。

遅々として進まない地球侵攻計画に業を煮やしたベガ大王は、スカルムーン基地にバレンドス親衛隊長を派遣した。バレンドスは兜甲児を捕らえ、自白装置で情報を聞き出した際にグレートマジンガーの存在を知る。ロボット博物館に展示されているグレートを強奪し、バレンドス自ら操縦して円盤獣と共にグレンダイザーに襲いかかった。

しかし、脱出した甲児の助言によってグレートの機能を一時的に止めることに成功する。バレンドスは撤退を図るが、グレンダイザーと甲児が搭乗したグレートの逆襲で母艦もろとも葬られた。こうして、つかの間の平穏が戻った。

宇宙科学研究所、シラカバ牧場

デュークフリード / 宇門大介：富山敬 兜甲児：石丸博也 宇門源蔵博士：八奈見乗児 牧葉ひかる：川島千代子 牧葉吾郎：沢田和子 林所員：山田俊司

ベガ星連合軍

バレンドス親衛隊長：柴田秀勝 ガンダル司令：富田耕生 ブラッキー隊長：緒方賢一

予告編

• ナレーター:富山敬

• 製作：今田智憲
• 企画：有賀健、勝田稔男
• 原作：永井豪とダイナミック企画
• 脚本：藤川桂介
• 音楽：菊池俊輔、渡辺宙明
• 原画：友永秀和、湖川滋、木下勇喜
• 動画：長崎重信、後藤紀子、月間恵美子、丹司道雄
• 背景：松本健治、海老沢一男、原田謙一、野崎俊郎
• 仕上：高橋達雄、前田剛弘
• 特殊効果：岡田良明、壇合昇
• 撮影：菅谷信行
• 編集：松原千佳子
• 選曲：宮下滋
• 演出助手：松浦錠平
• 進行主任：佐伯雅久
• 現像：東映化学
• 記録：伊達悦子
• 録音：池上信照
• 効果：石田サウンドプロ
• 美術：伊藤岩光
• 作画監督：小松原一男
• 演出：葛西治

オープニング映像では、作詞に保富康午と小池一雄がクレジットされていたが、小池作詞による歌は使用されなかった。

以下、全曲とも『UFOロボ グレンダイザー』より。

• 1986年12月12日に東映ビデオから『劇場版マジンガーシリーズ 3』として『グレートマジンガー対ゲッターロボG 空中大激突』『宇宙円盤大戦争』とカップリングでVHSにて発売された。
• 1992年11月25日に東映ビデオから『劇場版グレンダイザーシリーズ』として『グレンダイザー ゲッターロボG グレートマジンガー 決戦! 大海獣』とカップリングでレーザーディスクが発売される。
• 2002年5月21日に東映ビデオから『マジンガーZ対デビルマン』から『グレンダイザー ゲッターロボG グレートマジンガー 決戦! 大海獣』までを一括収録したDVD-BOX『マジンガー the MOVIE 永井豪スーパーロボットBOX』が発売された。
• 2003年5月21日に同じく東映ビデオから発売されたDVD『マジンガー the MOVIE 2』に『グレートマジンガー対ゲッターロボ』『グレートマジンガー対ゲッターロボG 空中大激突』『グレンダイザー ゲッターロボG グレートマジンガー 決戦! 大海獣』3作とのセットで収録された。（同時発売のDVD-BOX『マジンガー the MOVIE 永井豪スーパーロボットBOX Compact』にも『マジンガー the MOVIE 1』と同梱のうえ発売された。）
• 2011年11月21日発売の『復刻!東映まんがまつり1976春』（DVD）に、同時上映の6作品とともに劇場予告編が併録されている。
• 2012年10月21日発売のブルーレイ『マジンガー THE MOVIE　Blu-ray 1973〜1976』に収録。(新たに疑似5.1ch化した音声を併録。)
• 2013年12月6日発売のブルーレイ『マジンガー THE MOVIE　vol.2』に『グレートマジンガー対ゲッターロボG 空中大激突』『宇宙円盤大戦争』『グレンダイザー ゲッターロボG グレートマジンガー 決戦! 大海獣』と併せて収録。(これは『マジンガー THE MOVIE　Blu-ray 1973〜1976』のBOXからDISC2を単巻でプライスダウン発売したもの。)
• 2023年8月9日発売の『MAZINGER THE MOVIE 1973-1976 4Kリマスター版』に収録された。

石川賢により、月刊『テレビマガジン4月増刊 8大ヒーロージャンボ号』に『グレンダイザー対グレート・マジンガー』のタイトルで掲載。当時発行された講談社KCコミックス『UFOロボ グレンダイザー』第2巻に「グレンダイザー対グレート・マジンガーの巻PARTII」のタイトルで収録された。後に大都社より発行された単行本ではタイトルが『魔神の挑戦』に改題されている。 キャラクターや円盤獣の数体が映画版と共通してはいるものの、バイオレンスかつハードな内容や展開はほとんど石川賢のオリジナルと言ってよく、ほぼ別物である。