Nad ulepszoną wersją pracował zespół Grove Street Games. Studio opracowało wcześniej mobilne wersje trylogii, a także wersje San Andreas na PlayStation 3 i Xbox 360. Prace nad The Definitive Edition trwały dwa lata. O istnieniu gry po raz pierwszy poinformował serwis Kotaku w sierpniu 2021 roku, twierdząc, że jej rozwojem kierował oddział Rockstar Dundee. Spekulacje medialne trwały we wrześniu po tym, jak koreańska organizacja GRAC przyznała trylogii ocenę gry, a na początku października po aktualizacji programu Rockstar Games Launcher, który zawierał dane odnoszące się do gry, takie jak logo, grafiki i osiągnięcia. Rockstar oficjalnie ogłosiła trylogię 8 października 2021 roku, co zbiega się z 20. rocznicą oryginalnego wydania Grand Theft Auto III. Ujawniono, że trylogia będzie zawierała ulepszenia przy jednoczesnym zachowaniu oryginalnego wyglądu i stylu. Wersja Definitive Edition została opracowana przy użyciu silnika Unreal Engine.