『超劇場版ケロロ軍曹3 天空大冒険であります!』は、2008年にバンダイナムコゲームスよりニンテンドーDS向けに発売された横スクロールアクションゲームです。本作は、同年公開の劇場版『超劇場版ケロロ軍曹3 ケロロ対ケロロ天空大決戦であります!』と連動した内容で、映画のストーリーをベースにした構成となっています。シリーズ初の本格アクションゲームとして、ケロロ小隊の5人を切り替えながらステージを攻略する形式が採用されています。

ゲームは全24ステージで構成され、うち21ステージが横スクロールアクション、残り3ステージはナムコのレトロゲームをモチーフにしたミニゲーム（『ギャラクシアン』『ボスコニアン』『モトス』）となっています。各キャラクターには固有のアクションが設定されており、ケロロは敵を吸い込んで投げる、タママはブロックを破壊するパンチ、ギロロは遠距離攻撃、クルルは敵を痺れさせる音波、ドロロは壁に張り付くなど、ステージのギミックに応じた使い分けが求められます。

ステージ内では「旗」を集めて「侵略ポイント」に設置することでクリアとなり、ガンプラ収集やカード収集などのコレクション要素も搭載されています。隠しキャラクターとして「ダークケロロ」が登場し、特定条件で使用可能になります。操作はボタン主体で、タッチペンは超必殺技発動時のみ使用されます。ゲームバランスは初心者向けに調整されており、キャラゲーながらも丁寧な作りが評価されています。