Chicago P.D. est né d'un projet de spin-off de Chicago Fire évoqué dès mars 2013, développé par Dick Wolf avec Derek Haas, Michael Brandt et Matt Olmstead, avant d'être commandé par NBC comme remplacement de mi-saison.

Les personnages de Jason Beghe (Voight) et Jon Seda (Dawson) ont d'abord été introduits dans Chicago Fire avant de devenir les têtes d'affiche du spin-off.

Tania Raymonde, Kelly Blatz, Scott Eastwood et Melissa Sagemiller ont initialement été casté pour la série, mais Sagemiller a quitté le projet dès juin 2013 et a été remplacée par Jesse Lee Soffer ; Eastwood et Raymonde ont eux aussi quitté la série fin 2013 pour divergences créatives.

En novembre 2017, il a été révélé que Sophia Bush avait quitté la série en raison du comportement de Jason Beghe sur le plateau, ce qui a poussé NBC à ouvrir une enquête ; Beghe a ensuite reconnu avoir eu un comportement agressif et s'en est excusé.

La série est tournée entièrement à Chicago ; l'extérieur du commissariat est le Old Maxwell Street Police Station, situé à environ 800 mètres de la caserne utilisée pour Chicago Fire, et ce même bâtiment avait déjà servi de décor à la série Hill Street Blues.

Le tournage de la septième saison a été interrompu le 13 mars 2020 en raison de la pandémie de COVID-19.

Chicago P.D. a donné naissance à son propre spin-off, Chicago Justice, initialement envisagé sous le titre de travail Chicago Law, en introduisant des personnages procureurs adjoints dès le 21e épisode de la troisième saison.

Rotten Tomatoes a attribué à la première saison une note de 61% avec un consensus la décrivant comme une série policière old school qui imite Hill Street Blues, tandis que Metacritic lui donne une note de 50/100 traduisant des critiques mitigées.