Seth Green est le seul acteur du film Les Gardiens de la Galaxie (2014) à avoir repris son rôle dans la série animée, prêtant à nouveau sa voix à Howard the Duck.

Les apparitions des Gardiens de la Galaxie dans les séries Avengers Rassemblement et Ultimate Spider-Man devaient servir de tests avant le lancement de leur propre série animée.

L'annonce officielle de la série a eu lieu le 26 juillet 2014 au Comic-Con de San Diego, une semaine avant la sortie en salles du film Les Gardiens de la Galaxie, avec une bande-annonce centrée sur Rocket Raccoon et Star-Lord.

Bien qu'elle reprenne les mêmes personnages principaux que le film, la série n'appartient pas à l'univers cinématographique Marvel ; le réalisateur James Gunn a précisé qu'elle n'avait aucun lien avec le film et sa suite.

Chaque épisode de la série porte un titre faisant référence à une chanson populaire des années 1960, 1970 ou 1980.

Des chansons sous licence des années 1970 ont été utilisées pour renforcer le ton et la bande-son de la série, dans une approche similaire à celle du film de 2014, donnant lieu à l'album Marvel's Guardians of the Galaxy: Cosmic Mix Vol. 1 regroupant 12 titres de la première saison.

La troisième et dernière saison, sous-titrée Mission Breakout, s'inspire de l'attraction Disney Guardians of the Galaxy – Mission: Breakout! présente dans les parcs à thèmes Disney.

La troisième saison comporte un crossover avec la série télévisée Spider-Man, incluant les personnages Spider-Man, Max Modell, Venom et Carnage, ainsi qu'une apparition en tant qu'invité de Stan Lee.