Dopo il successo del primo film del 2014, Paramount Pictures e Nickelodeon Movies diedero rapidamente il via libera a un sequel, pianificando fin da subito l'introduzione di Casey Jones, Bebop e Rocksteady.

Il regista Dave Green subentrò a Jonathan Liebesman nella regia, iniziando le trattative nel dicembre 2014; il film fu inizialmente conosciuto con il titolo provvisorio 'Teenage Mutant Ninja Turtles: Half Shell' prima di diventare 'Out of the Shadows'.

William Fichtner aveva confermato il suo ritorno nel ruolo di Eric Sacks, ma per motivi sconosciuti non appare nel film finale, pur avendo firmato per tre pellicole insieme agli attori delle tartarughe.

Fred Armisen fu inizialmente scelto per doppiare Krang, ma fu sostituito da Brad Garrett poco prima dell'uscita del film a causa di conflitti di programmazione.

Il wrestler CM Punk ha rivelato di aver perso il ruolo di Rocksteady, poi assegnato al collega wrestler Sheamus.

Johnny Knoxville, voce di Leonardo nel primo film, non fu richiamato per il sequel, sostituito da Pete Ploszek che questa volta interpretò il personaggio sia fisicamente che vocalmente.

Il co-creatore delle Tartarughe Ninja Kevin Eastman compare in un cameo nel film nei panni di un fattorino della pizza chiamato con il suo stesso nome.

Le riprese iniziarono ad aprile 2015 a New York City e proseguirono a Buffalo, con un investimento di circa 70 milioni di dollari nello stato, oltre a scene girate a Foz do Iguaçu, in Brasile.

La colonna sonora fu composta da Steve Jablonsky, che sostituì Brian Tyler, compositore del primo film; la boy band messicana CD9 eseguì una versione aggiornata della sigla dello show originale.

Il film fu un flop al botteghino, incassando 246 milioni di dollari contro un budget di 135 milioni, circa la metà dell'incasso del primo film, causando una perdita stimata di almeno 75 milioni di dollari per lo studio.

L'insuccesso commerciale portò alla cancellazione di un terzo capitolo previsto, nonostante Tyler Perry avesse ipotizzato che il suo personaggio Baxter Stockman si sarebbe trasformato nella sua forma da mosca in un eventuale sequel.