Kế tiếp phiên bản "Honeycomb" chỉ dành cho máy tính bảng, tại hội nghị Google I/O 2011, phiên bản Android kế tiếp với tên mã "Ice Cream Sandwich" (ICS) đã được ra mắt, nhấn mạnh vào một trải nghiệm người dùng thống nhất cho cả điện thoại thông minh và máy tính bảng. Đến tháng 6 năm 2011, các chi tiết bắt đầu được lộ diện về một chiếc điện thoại Nexus mới của Samsung đi kèm với ICS, với điểm đáng chú ý là sẽ loại bỏ phím điều hướng phần cứng. Vào tháng 8 năm 2011, blog về Android RootzWiki, cũng chia sẻ những tấm hình chiếc điện thoại Nexus S chạy phiên bản ICS, mô tả cách bố trí menu ứng dụng giống như của Honeycomb, và một giao diện mới nhấn mạnh vào màu xanh.[3][4][5] Sự kiện ra mắt chính thức của Android 4.0 và chiếc điện thoại Nexus mới ban đầu được dự kiến vào ngày 11 tháng 10 năm 2011 tại hội chợ thương mại CTIA ở San Diego. Tuy nhiên, để tỏ lòng tôn trọng với việc nhà đồng sáng lập Apple Steve Jobs vừa qua đời, Google và Samsung đã dời sự kiện sang ngày 19 tháng 11 năm 2011 tại Hong Kong.[6] Và như vậy, Android 4.0 cùng chiếc điện thoại Galaxy Nexus, đã được chính thức giới thiệu vào ngày 19 tháng 11 năm 2011. Andy Rubin giải thích rằng 4.0 sẽ mang đến trải nghiệm người dùng "hấp dẫn và trực quan" trên cả điện thoại thông minh và máy tính bảng.[7]

Matias Duarte, phó chủ tịch thiết kế của Google, giải thích rằng sự phát triển của Ice Cream Sandwich dựa trên câu hỏi "Linh hồn của máy mới là gì?"; nghiên cứu chỉ ra rằng giao diện hiện tại của Android quá phức tạo, và điều đó đã ngăn người dùng "làm chủ" thiết bị của họ.[8] Diện mạo trực quan tổng thể của Android đã được sắp xếp lại trên Ice Cream Sandwich, dựa trên những thay đổi từ phiên bản Android 3.0 chỉ dành cho máy tính bảng, vốn là dự án đầu tiên của ông ấy tại Google. Duarte thừa nhận rằng nhóm của ông ta đã cắt giảm hỗ trợ cho màn hình nhỏ trên Honeycomb để ưu tiên hỗ trợ máy tính bảng, như ông ta đã muốn các Android OEM "ngừng những điều ngớ ngẩn như mang giao diện điện thoại và kéo dài nó để vừa màn hình máy tính bảng 10-inch."[8] Khi đánh giá các đối thủ cạnh tranh lớn của Android, Duarte cảm thấy rằng giao diện của iOS quá thiên về thiết kế mô phỏng và hào nhoáng, trong khi ngôn ngữ thiết kế Metro của Windows Phone lại trông quá như là "bảng chỉ dẫn nhà vệ sinh công cộng ở sân bay", và cả hai hệ điều hành đều áp đặt quá nhiều "mà không chừa chỗ cho nội dung thể hiện bản thân"."[8] Với Ice Cream Sandwich, nhóm của ông đặt trọng tâm vào việc cung cấp những hướng dẫn thiết kế giao diện để gợi lên một giao diện hiện đại, trong khi vẫn cho phép sự linh hoạt cho các nhà phát triển ứng dụng.[8]

Vào tháng 1 năm 2012, sau sự ra mắt chính thức của Ice Cream Sandwich, Duarte và Google tung ra cổng thông tin Android Design, để giới thiệu các hướng dẫn giao diện con người, những cách thực hành tốt nhất, và các tài nguyên khác cho các nhà phát triển xây dựng ứng dụng Android theo thiết kế của Ice Cream Sandwich.[9]