Le reboot a été approuvé par le co-créateur Gerry Anderson lui-même, lorsque Richard Taylor, fondateur de Weta Workshop, lui a rendu visite à Pinewood Studios alors qu'il travaillait sur New Captain Scarlet.

Dès les années 2000, Gerry Anderson évoquait déjà dans une interview avec Jem Roberts l'idée d'une relance de Thunderbirds, anticipant que les images de synthèse permettraient de mieux capter le réalisme ; une adaptation en jeu vidéo sur Game Boy Color était même en développement à cette époque.

David Graham, qui prêtait déjà sa voix au personnage de Parker dans la série originale des années 1960, reprend ce même rôle 50 ans plus tard dans le reboot.

De nombreuses vedettes du cinéma et de la télévision ont prêté leur voix à des personnages secondaires, parmi lesquelles Lee Majors, Jack Whitehall, Emilia Clarke, Mark Gatiss, David Tennant, Sylvester McCoy, Jennifer Saunders, Peter Davison, Asa Butterfield, Gemma Chan et Jenna Coleman.

Un enregistrement d'archive de Peter Dyneley, voix originale de Jeff Tracy dans la série des années 1960, annonçant le compte à rebours 5-1, est réutilisé dans le générique et lors des séquences de lancement des Thunderbirds du reboot.

Chaque épisode était produit en combinant des décors physiques miniatures, construits avec des méthodes proches de la série originale (y compris l'utilisation d'objets du quotidien comme composants), et une animation par ordinateur des personnages et engins, incrustée ensuite sur les prises de vues réelles.

Chaque décor miniature était scanné en impression 3D afin de servir de référence pour intégrer précisément les éléments CGI dans l'environnement filmé, avant l'ajout des textures, particules atmosphériques et débris volants par la société Milk VFX.

La musique a été composée par les frères Ben et Nick Foster, qui ont conservé le thème d'ouverture et certains motifs de la partition originale de Barry Gray tout en leur donnant une orchestration contemporaine.