部作品总监以及前作《马里奥赛车DS》的制作人绀野秀树在本作继续担任制作人；宫本茂担任总制作人，主要把控游戏品质和给出开发建议；大八木泰幸担任本作的总监。游戏由任天堂情报开发本部第一组负责开发，他们也是前作《马里奥赛车DS》的开发组。在开发前作《马里奥赛车DS》时，绀野秀树就希望可以加入特定的网络对战功能，但由于开发周期的原因，这些功能被舍弃了。而在开发本作时，这些网络对战功能被重新加入。开发人员希望避免参加在线比赛的玩家随着比赛的进行而变得越来越少，因此改变了在线比赛的安排，以允许玩家在每场比赛结束后就