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学級裁判で発言の矛盾を論破し、殺人事件の犯人を突き止めるハイスピード推理アクション「ダンガンロンパ」シリーズ本編の3作目。前作までの希望ヶ峰学園から舞台とキャラクターを一新し、「サイコクール」をテーマにビジュアルや演出を強化。この世界には、政府によって「超高校級」の天才に認定された特別な学生たちがいた。主人公の赤松 楓もそんな1人、超高校級のピアニストだ。彼らが一堂に会することはなかったが、ある日、楓を含む16人の超高校級が巨大な壁に囲まれた脱出不能の「才囚学園」に監禁され、コロシアイを強制されてしまう―。

物語は各3部構成の章仕立てで進行。「（非）日常編」（日常パート）では、生徒たちが学園からの脱出を計画したり、学園側からコロシアイを促進する「殺人の動機」が提示されたりと、日常ならざる日常とともに物語が大きく動く。殺人が発生し、死体が発見されると「非日常編」（捜査パート）に突入。事件現場の調査や生徒への聞き込みなどを行い、事件解決のための証拠固めをする。そして、学級裁判で殺人事件の犯人（クロ）を見つけ出すことで次の章に移る。真犯人を指摘できなければクロ以外の生徒（シロ）全員がおしおき（処分）され、ゲームオーバーになってしまう。

学級裁判では通常の選択肢のほか、アクション要素のあるミニゲームが多数登場。画面を流れる発言の矛盾点に向かい、捜査パートで集めた証拠を「言弾（コトダマ）」として撃ち込み論破する「ノンストップ議論」はシリーズでおなじみ。あえて嘘をつくことで矛盾していない発言も論破できる「ウソダマ」や、複数のキャラクターが同時に発言し情報が溢れかえる「パニック議論」、2つの陣営に分かれて意見を戦わせるシリーズ初の団体戦「議論スクラム」などの新システムも搭載。また、ボードゲームやダンジョンRPGなど、クリア後のおまけモードも充実している。PS4/PS Vita間のクロスセーブにも対応。