Produkcja W styczniu 2009 roku hiszpański magazyn o grach Nintendo Nintendo Acción podał nieoficjalnie, że na Zimowe Igrzyska Olimpijskie 2010 powstanie kontynuacja gry Mario & Sonic at the Olympic Games. Serwisy IGN i Eurogamer otrzymały potwierdzenie, że gra powstaje, a IGN podał, że zapowiedź nastąpi w ciągu miesiąca. W lutym Dennis Kim, dyrektor ds. licencji i merchandisingu igrzysk, powiedział, że gra z serii Mario & Sonic „jest omawiana i planowana z myślą o Vancouver”. Dodał, że tantiemami z tej gry podzielą się „Vancouver 2010” i MKOl. W tym samym miesiącu, 12 lutego 2009 roku, Sega i Nintendo oficjalnie zapowiedziały we wspólnym komunikacie prasowym kontynuację pod tytułem Mario & Sonic at the Olympic Winter Games.
Według komunikatu grę tworzył japoński oddział Segi pod nadzorem Shigeru Miyamoto. Producentami gry byli Osamu Ohashi i Hiroshi Sato. Jest to trzecia wspólna gra Nintendo i Segi. Według serwisu IGN prace nad nią rozpoczęły się zaraz po premierze pierwszej gry olimpijskiej w listopadzie 2007 roku. W miesiącach przed premierą Nintendo zaprezentowało i wydało akcesorium . Sega rozważała dodanie jego obsługi w wersji na Wii, ale ostatecznie z tego zrezygnowała, ponieważ twórcy nie byli pewni, czy Wii MotionPlus się upowszechni.