『F91』およびゲーム『機動戦士ガンダムF91 フォーミュラー戦記』に登場。

地球連邦軍からの高性能小型MS開発要求に対し、サナリィによって開発されたF9（のちのガンダムF90）はAE社のMSA-0120を下して採用される。ただ、性能面では満足されたものの、主力MSとして見た場合は不都合な点が散見されることから、実績のないサナリィの機体を量産するには時期尚早と判断され、同機の改良とそのためのデータ収集および評価試験の続行が命じられる。その後、ビーム・シールドやヴェスバーといった新兵器を装備したF90Vタイプの試験運用結果を経て、次期主力機、そしてF9型1号機としてF91が設計・開発される。

ハードウェア的には宇宙世紀0116年7月にはほぼ完成し、宇宙世紀0121年2月から0122年にかけて戦艦エイブラムで運用テスト（実戦も含む）がおこなわれるが、バイオ・コンピューターの調整が難航して完成には至っていない。同年11月20日には月のサナリィ開発部によって試作1号機が公開され、12月にはフロンティアサイドのサナリィ施設に陣を移して継続される。普遍的な高性能機として開発されたへビーガン、Gキャノン、F90とは異なり、その時点での限界性能を達成するというコンセプトを有しており、モードを切り替えることによって並のパイロットでは制御に窮するほどの高性能を発揮することが可能である。これは、かつてニュータイプと呼ばれたような者でしか最大性能を発揮できないポテンシャルを有した超高性能機体であることを意味する。

機体名に含まれる「ガンダム」は過去に活躍したMSにあやかり、スペース・アーク艦長代理レアリー・エドベリが命名したもの。正式な名称はF90と同様、型式番号そのままの「F91」であり、シーブックは出撃時に「F91ガンダム」とも呼称している。

小説版『F91』によれば、練習艦スペース・アークを母艦として、カタパルト・デッキから数回発進テストをおこなっており、C・VによるフロンティアIV襲撃の際には参戦するために出撃するが、コンピューターと機械操作の連携が悪く、すぐに引き返したとされる[64]。このときのパイロットは不明であり、練習生以外のスペース・アークの正規クルーは皆逃げ出している。

アニメ版『F91』では、その後連邦軍本隊より取り残され、住民によるゲリラ活動の拠点となったスペース・アーク内で整備されているが、正規の整備マニュアルがほとんど無く、代わりに残されていた開発者のモニカ・アノーの録画映像によるバイオコンピューター接続方法の口頭説明に理解不能の部分があり、起動不能であった。その映像を見せられたモニカの娘リィズ・アノーは、その説明がかつて母に教えられていたあやとりの用語だと気付き、無事起動に成功する。