（一）初创期
日本动漫中的机器人题材作品，最初也是受到美国科幻的影响，具有同人类相似的体态和自主性的人工智能。其中，最典型的就是手冢治虫创作的《铁臂阿童木》和藤子·F·不二雄的《哆啦A梦》。不过，由于主要面向青少年受众群体，这些作品并没有像美式机器人科幻把主题设定于科学哲学和伦理学命题，而是着力刻画了科技赋予机器人的强大能力（阿童木的十万马力、七大神力）以及给生活带来的便利性（哆啦A梦的四次元口袋）。
然而，除这些典型的机器人题材作品之外，日本动漫创作者却在不断放大机体的同时，降低了人工智能的程度，使之由角色逐渐蜕变为道具，最终形成了区别于机器人题材的全新机甲题材创作范式。当然，在当时，机甲的概念远未成熟，所以此类作品经常被称为“超级机器人”动漫。
这个过程的起点是横山光辉的《铁人28》，在这部作品中出现了巨大的战斗型机器人，但铁人28仍然不是严格意义上的机甲，因为它必须要依靠遥控器在外部进行操作，类似于今天的遥控机器人或无人机。
第一部真正意义上的机甲动漫是《魔神Z》。该作由永井豪原创，东映动画制作，1972年首播。之所以将该作视为机甲动漫的开山之作，是因为这是第一部在设定中采用让驾驶员进入到巨大机器人机体的内部进行操控，并将机甲作为武器使用的动漫。后来的机甲动漫无不遵循这一基本模式。同时，该作中还有很多情节设计为后来的同类题材作品反复使用。
同时，《魔神Z》也是系列化机甲动漫的开端。作为姊妹篇的《大魔神》和《UFO机器人古连泰沙》接力播出。整个系列热映近两年，最高收视率达30%。而在1974年的“东映漫画节”放映的动画电影《魔神Z对魔神大将军》更是开创了在同系列的动画电影版中揭晓电视动画版结局的先例。
在魔神系列之后，对机甲动漫的发展具有重大影响的作品是《盖塔机器人》。这主要源于该作中对机甲功能的两个新设定：合体（小机甲作为功能模块组成功能更强大的机甲）和变形（根据任务需要变换成相应功能形态机体）。
如果说《魔神Z》和《盖塔机器人》让机甲作为一个类型符号逐渐趋于定型，那么《宇宙战舰大和号》则为机甲动漫的世界观设计提供了典范。尽管其中并未出现机甲，但是作为日本动漫史上第一部严格意义上的科学幻想类（硬科幻）作品，《宇宙战舰大和号》的成功为后来同样具有科学幻想属性的机甲动漫作品提供了构架范本、开拓了受众群体、提升了市场号召力。
（二）繁荣期
20世纪70年代末，随着卡梅隆指导的科幻大片《星球大战》在日本的公映以及《宇宙战舰大和号》热潮的持续，一股前所未有的科幻热席卷日本。日本SUNRISE（日升）动画公司审时度势，推出了以“兵器化的超级机器人”（机甲）为中心的科幻动漫制作项目策划，最终孕育出了机甲动漫史上划时代的巨著——《机动战士高达》（機動戦士ガンダム）。
从剧情上看，《机动战士高达》并没有太多的新意，故事主线仍旧是热血少年驾驶机甲在战场上与强敌抗争。该作真正的迷人之处，在于其严谨的科学和军事情景设计。比如，在初代《机动战士高达》里，联邦军装备的机动战士有三种型号，用于远程火力覆盖的RX-75“钢坦克”和用于中程火力支援RX-77“钢加农”，而由男主角阿姆罗·雷驾驶的“高达”，型号为RX-78，负责近程近战格斗。三种机动战士分工不同，配合作战，体现了现代战争体系化作战的理念。当然，这种设计也有利于丰富动漫周边产品的种类。
除电视动画版外，1981年至1982年间，高达系列推出了三部动画电影版（剧场版）：《机动战士高达：高达站立在大地上》、《机动战士高达：哀战士》、《机动战士高达：相逢在宇宙》，内容包括重新剪辑的电视动画版内容和部分新加入的剧情。以今天的视角来看，这三部动画电影属于典型的“粉丝电影”。在日本科幻动漫作品中，这种“视而优则影”的营销策略始于《宇宙战舰大和号》，高达系列则将其发扬光大。1988年3月，作为高达系列第一部故事完结篇的动画电影《机动战士高达：逆袭的夏亚》公映，作为宿敌的阿姆罗•雷和夏亚•阿兹纳布尔在最终之战后，双双不知所踪，预示着第一部故事的彻底落幕。
继《机动战士高达》后，又有一部明星作品的出现让机甲动漫的影响力再上台阶。这就是1982年10月首播的《超时空要塞Macross》。
从剧作的角度来看，《超时空要塞Macross》吸收了众多经典科幻作品的情节桥段，人物刻画也更加生动自然，尤其是对一条辉、林明美和早濑未沙三个角色之间情感纠葛的描绘颇见功力，彻底改变了人们长期以来认为“动漫都很幼稚”的刻板印象。而片中出现的以美军F-14战斗机为原型设计的超级变身战斗机VF-1“Valkyrie（女武神）”堪称史上最强机甲，拥有战斗机（Fighter）、守护神（Gerwalk）和机器人（Battroid）三种变形形态，能够适应空战、陆战和太空战等不同作战环境的需要。
与高达一样，超时空要塞Macross也很快走向系列化。1984年，经过重新设计剧情的动画电影版《超时空要塞Macros：可曾记得爱》（超时空要塞マクロス 爱おぼえていますか）上映。由于该片制作精良且剧情更加跌宕起伏，后来的超时空要塞系列便将该片而非82年的电视动画版，作为整个系列的故事开端。
超时空要塞系列可谓承上启下，引发了一直持续到20世纪80年代中期的机甲动漫热潮。1983年首播的《超时空世纪Orguss》和1984年首播的《超时空骑团》（サザンクロス），与超时空要塞一起构成了“超时空系列”三部曲。后来，美国金和声公司购买了《超时空要塞Macros》、《超时空骑团》和另一部首播于1983年的机甲动漫《机甲创世纪》的北美播放权，将三部原本互不相干的动漫作品进行了剧情整合和内容重构，使之更加适合北美观众的欣赏口味，并命名为《太空堡垒》。受美式科幻影响至深的机甲动漫，至此实现了对北美市场的逆袭。
此外，这一时期，较有影响力的机甲动漫还有1983年首播的《特装机兵多尔巴克》、《装甲骑兵VOTOMS》、1987年首播的《机甲战记Dragonar》等。其中，《装甲骑兵VOTOMS》被认为是机甲动漫在20世纪80年代的巅峰之作。另一方面，与《魔神Z》类似的幻想科学式机甲作品（习惯上称之为“超级系”）仍在不断推出，如《最强机器人大王者》、《百兽王高莱恩》、《战国魔神豪将军》、《六神合体》、《太阳之牙达格拉姆》等。同时，机甲也不再是科幻的专利，出现了以《魔神英雄传》为代表的奇幻机甲动漫，堪称另类。
（三）转型期
或许是因为同类型作品扎堆上映，造成受众审美疲劳。又或者是后续作品无复当年经典名作造成的视觉与心理的双重冲击。总之，进入20世纪80年代后期，机甲动漫逐渐呈现颓势。1988年上市的《飞跃巅峰》将严谨的科学设定与美少女的励志成长故事相融合，但最终却因曲高和寡而草草落幕。转年播出的《机动警察》把机甲带出了硝烟弥漫战场，转战现代大都市的水泥森林，成为打击特殊犯罪的利器。尽管剧情轻松幽默有不失内涵，却也无法向以往的经典名作那样产生持久的影响力。
进入90年代，在日本动漫业整体不景气的大背景下，机甲动漫也未能幸免，除了偶尔有经典名作推出新版外，原创作品寥寥无几，影响力则几乎可以忽略不计。但在如此艰困的条件下，仍有人对机甲动漫情有独钟，并苦苦的寻觅转型之路。
所有这些努力在1995年终于结出了硕果。标志着机甲动漫王者归来的新作《新世纪福音战士》播出。尽管在首播时，与当年的《宇宙战舰大和号》一样遭遇了收视率不佳的窘境。但很快在新世代动漫爱好者的疯狂追捧下，《新世纪福音战士》完成了华丽的口碑逆袭，成为当时的现象级动漫作品。
较之以往的机甲动漫，《新世纪福音战士》最突出的一个变化就是人物塑造的“去英雄化”。在此之前，机甲动漫中的男女主角都常常被塑造成高大全的完人英雄形象，他们的伙伴也都是诚实善良，能力过人。但《新世纪福音战士》中的主要人物角色都或多或少的存在一些心理问题。这让他们更加接近生活中的普通人。同时，在机甲设计上，Evangelion将生物组织与机械部件融为一体，在操控方式上，也把意念操控和电传操控合而为一，可谓革命性的创新。在剪辑手法上，该作一改传统日本动漫的刻板程式，大胆采用先锋电影的意识流手法，快速的镜头切换增加剧情表现的张力，多重画面效果的给观众带来巨大的视觉冲击力。尤其是在表现机甲与使徒对战的画面中，采用多视角分镜，辅之以快速的剪辑切换，使战斗场景的炫酷程度达到了前所未有的程度。而通过动静结合的场景画面设计，编导娴熟的运用间离效果，牢牢地掌握着剧情发展的节奏。此外，包裹着整个作品的庞大而复杂的世界观设定，也令众多粉丝兴奋不已，各种探疑文章层出不穷，不断制造话题。而互联网新媒体的勃兴，又令这股热潮以前所未有的速度迅速传播。
《新世纪福音战士》为机甲动漫创立了新的典范。但令人遗憾的是，业内追随者却寥寥无几。机甲动漫作为一个题材类型衰落命运似乎已经不可避免。
（四）衰退期
自《新世纪福音战士》热播之后近二十年，日本机甲动漫就几乎再无有影响力的佳作问世。尽管以往的经典作品不断推出，但基本上都是对旧有IP价值的再开发而已。
以高达系列为例，虽然进入新世纪以来，续作数量惊人，但基本上已经摆脱了原本世界观设定的束缚，除了似曾相识的高达机体外，与1979年推出的本作已经没有了亲缘关系。同样的情况也出现在超时空要塞系列的续作中。2002年推出的具有前传性质的《Macross Zero》，借助最新的CG技术获得更炫目逼真的战斗场面，但在剧作和人物塑造上却有仿效“新世纪福音战士”之嫌，与同系列拉开了距离。2008年播出《超时空要塞F》及两部动画电影版，则是完全按照正传续集的模式打造。然而，在人类向外太空大举移民，成为和当初侵越地球的外星人同样的星舰文明后，如何应付攻守易型后所面临的道德困境？显然，制作团队意识到了这个问题，并试图以此为中心，构筑新作的精神内核。但他们又不得不顾及变形战斗机、三角恋、纯美歌声武器这些超时空要塞的固有元素。最终只得到了一个形式完善的续集，而新精神内核的构造基本上归于失败。
在原创作品方面，SUNRISE公司制作的Code Geass系列动画《反叛的鲁路修》（2006年首播）、《亡国的阿基德》（2012年首映），因庞大的世界观设定、唯美的人物造型和炫目的战斗场景而受到众多新世代粉丝的追捧。但无论是从机甲设计理念，还是作品的精神内核都已经以往的经典机甲作品拉开了不小的距离。2016年初开播的《黑之宣告》尽管身世复杂，情节吊诡，但其中名为“战术步行攻击机”机甲设定以及地球人与虫形外星人激战的故事主线，却极具复古色彩，不失为一种向经典的致敬。不过，这些作品都不足以再撑起机甲动漫昔日的辉煌。
在日本本土机甲动漫日趋衰落的同时，机甲却作为一种文化，不断在异域激起涟漪。2013年上映的好莱坞大片《环太平洋》，堪称是日式机甲动漫与好莱坞科幻片的完美融合。2015年，改编自中国漫画家孙恒（白猫sunny）的同名漫画的动画片《雏蜂》登陆日本。这部融合了美少女和机甲等元素的国漫作品在日播映，标志着海外机甲文化反哺日本市场已经成为现实。
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