《機器人大戰W》中的隱藏機體包括多種，以下為詳細介紹：
暴風戰士奧剛的EDF莉芙型·戰鬥鎧甲。條件是在「陽子」正式加入前（出現在整備界面之前）擊墜10個或以上敵人，在第46話「新時代的開始」開頭，陽子換乘本機。
鐵加曼細劍。條件是在第17話「別了，勇者們！東京大決戰！！」中擊墜艾比路，並在第49話「在戰鬥之海揚起勇氣之帆」結束後選擇「去月球與拉達姆戰鬥」，第50話「靜止之時的二人」後半段戰鬥中，在艾比路超進化劇情觸發前擊墜它，第52話「歪曲的太陽」中與基拉、利刃、百合香等人歸隊增援後加入。
元一朗、百合水仙、赤月、夏日花II（赤月機）。條件是在第24話「屬於各人的『自我』」中擊墜草壁（神樂月），第46話「新時代的開始」結束後帶著200000G資金加入。
幻龍神、強龍神。條件是在第49話「在戰鬥之海揚起勇氣之帆」中，冰龍、炎龍、風龍、雷龍全部出戰，出戰後觸發劇情，當場習得交叉合體（冰+雷是幻龍神，風+炎是強龍神）。
傑達王。條件是在第49話「在戰鬥之海揚起勇氣之帆」中，我方機體擊墜皮亞·戴克姆後觸發劇情，傑達王習得追加武器「不死鳥衝擊」。
魔神Z。條件是在第36話「離別的INTO THE BLUE」結束後選擇「到巴黎防範Bio Net」，第38話「死斗！魔神VS大將軍」中，在魔神凱撒增援劇情發生前，我方機體擊墜暗黑大將軍，本關結束後獲得。
此外，還有全裝甲高達、G裝甲、夏亞專用紅勇士、拉拉等機體。