La série a été approuvée après que Viacom ait acheté les droits complets de la franchise Les Maîtres de l'univers des Tortues ninja au créateur Peter Laird pour 60 millions de dollars en octobre 2009, l'annonce confirmant également un film d'action en direct accompagnateur pour Paramount Pictures.

La série a été développée simultanément avec une série Winx Club revisitée chez Nickelodeon Animation Studio dans le cadre d'une stratégie de relance de deux marques établies, l'une ciblant les garçons de 6 à 11 ans et l'autre ciblant les filles d'un âge similaire.

Les membres de l'équipe créative avaient des influences différentes : le designer Ciro Nieli s'est inspiré des bandes dessinées originales de 1984, tandis que les scénaristes Jennifer Ventimilia et Joshua Sternin étaient fans de la série animée de 1987 et des films d'action en direct des années 1990 pendant leurs études universitaires.

L'acteur vocal original de Leonardo, Jason Biggs, a été remplacé à mi-chemin de la saison 2 par Dominic Catrambone pour les sept derniers épisodes, avant que Seth Green ne reprenne définitivement le rôle à partir de la saison 3, annoncé en juin 2014.

Rob Paulsen, qui double Donatello dans cette série, avait précédemment doublé Raphaël dans la série animée TMNT de 1987.

Corey Feldman, qui a doublé Donatello dans les premier et troisième films d'action en direct TMNT, a été engagé pour doubler le personnage Slash dans cette série.

La comédienne Roseanne Barr a doublé la villain Kraang Prime dans les saisons 1 et 2 avant d'être remplacée par Rachel Butera dans la saison 3.

La série présentait des crossovers avec la réalité de la série animée TMNT de 1987-1996, incluant des apparitions des Tortues de cette époque, Bebop, Rocksteady et Krang, un parent exilé du Kraang Subprime de cette série.

La première en deux parties en septembre 2012 a attiré 3,9 millions de téléspectateurs, marquant les notes de diffusion les plus élevées pour une série animée Nickelodeon depuis 2009 et menant à un renouvellement immédiat de la deuxième saison.

Le producteur exécutif Ciro Nieli a déclaré qu'il voulait que le téléfilm « Raphael: Mutant Apocalypse » serve de finale de série définitive spécifiquement pour empêcher toute altération future de la chronologie établie de la série.