Le 21 octobre 2009, Viacom a annoncé avoir racheté l'intégralité des droits de la franchise Tortues Ninja à Peter Laird pour 60 millions de dollars, en vue de développer une série animée pour Nickelodeon prévue pour 2012 ainsi qu'un long-métrage pour Paramount Pictures.

La série a été développée en parallèle du reboot de Winx Club au sein de Nickelodeon Animation Studio, dans le cadre d'une stratégie visant à relancer deux marques établies pour de nouveaux publics : les Tortues Ninja pour les garçons de 6 à 11 ans et Winx Club pour les filles du même âge.

Le créateur Ciro Nieli s'est dit influencé par les comics originaux de 1984, tandis que les scénaristes Joshua Sternin et J.R. Ventimilia étaient plutôt fans de la série animée de 1987 et des films des années 1990 qu'ils regardaient à la fac.

Rob Paulsen, qui prête sa voix à Donatello dans cette série, avait auparavant doublé Raphael dans la série animée de 1987.

Corey Feldman, qui avait déjà doublé Donatello dans les premier et troisième films Tortues Ninja live-action, a été choisi pour interpréter le personnage de Slash dans cette série.

Jason Biggs, voix originelle de Leonardo, a été remplacé par Dominic Catrambone pour les sept derniers épisodes de la saison 2, puis par Seth Green à partir de la saison 3, annoncé en juin 2014.

Des artworks définitifs de la série ont fuité par erreur sur le site de Nickelodeon en mars 2012 avant d'être retirés, dévoilant les designs des quatre tortues, de Shredder, de Splinter, d'April O'Neil adolescente et des Kraang.

La première diffusée les 28 et 29 septembre 2012 a rassemblé 3,9 millions de téléspectateurs, un record d'audience pour une série animée Nickelodeon depuis 2009, ce qui a conduit à la commande d'une deuxième saison dès octobre 2012.