Chaos;Head được phát triển với sự hợp tác giữa 5pb. và Nitroplus.[3] Nó được lên kế hoạch bởi Chiyomaru Shikura,[4] người sáng lập và giám đốc điều hành của 5pb,[3] và được viết bởi Naotaka Hayashi, với thiết kế nhân vật của Mutsumi Sasaki và ý tưởng nghệ thuật ban đầu của Yukihiro Matsuo.[5] Shikura dự định làm cho câu chuyện "trong giới hạn của thực tế", để làm cho nó trở nên dễ hiểu hơn do các sự kiện của câu chuyện cảm thấy như chúng có thể xảy ra trong cuộc sống thực. Ông nói rằng cá nhân ông thấy không "nuốt nổi" thể loại kì ảo, và ông đã không tin rằng mọi người sẽ bị kích thích vì "những câu chuyện tưởng tượng cường điệu".[3] Trò chơi ban đầu được công bố dưới tiêu đề Gigalomaniacs (ギ ガ ロ マ ニ ア, Gigaromaniakkusu).[6] Các nhà phát triển mô tả trò chơi như một "tiểu thuyết khoa học kỳ ảo" (科学 NVL, Mōsō Kagaku NVL).[7]

Âm nhạc của trò chơi được sáng tác bởi Takeshi Abo và Zizz Studio, với Abo sáng tác 21 bài hát. Mặc dù thông thường các trò chơi trong thể loại này có nhạc được chơi trong một số cảnh, Abo đã phải sáng tác một số bài hát phù hợp với một số cảnh riêng lẻ có nội dung giật gân hoặc đen tối. Ông ví von hình tượng thời tiết với tính chất âm thanh của trò chơi là "mưa", so với các trò chơi Science Adventure sau này là Steins;Gate, Robotics;Notes và Chaos;Child, mà ông lần lượt ví là "mây", "quang đãng" và "bão tố", tương ứng. Để chuẩn bị sáng tác nhạc, Abo đọc câu chuyện của trò chơi để hiểu bối cảnh và tính cách nhân vật nhiều nhất có thể. Ông đã viết ra những ấn tượng đầu tiên của mình về dòng cảm xúc của trò chơi và về các sự kiện và tình huống trong suốt câu chuyện, và sử dụng chúng để tạo ra một thế giới quan âm nhạc cho trò chơi. Ông nói rằng cách tiếp cận này mất nhiều thời gian hơn so với việc chỉ định các bài hát cho các khu vực khác nhau trong trò chơi, nhưng nó có thể tạo ra những bài hát hay hơn với mối quan hệ lớn hơn với thế giới quan của trò chơi.[8]

Chaos;Head ban đầu được phát hành cho Microsoft Windows vào ngày 25 tháng 4 năm 2008 bởi Nitroplus.[7] Vào khoảng tháng 6 cùng năm, người ta đã quyết định chuyển trò chơi sang Xbox 360.[9] Phiên bản này được phát hành vào ngày 26 tháng 2 năm 2009 với tựa đề Chaos;Head Noah và bao gồm nội dung mới.[10][11] Chaos;Head Noah đã được chuyển sang nhiều nền tảng: nó được phát hành cho PlayStation Portable vào ngày 24 tháng 6 năm 2010,[12] cho iOS vào ngày 18 tháng 11 năm 2010,[13] cho Android vào ngày 24 tháng 1 năm 2012,[14] và cho PlayStation 3 vào ngày 22 tháng 11 năm 2012.[15] Trong khi phiên bản Xbox 360 được CERO xếp hạng Z (từ 18 tuổi trở lên), phiên bản PlayStation Portable và PlayStation 3 đã được chỉnh sửa để có thể được phát hành với xếp hạng D (từ 17 tuổi trở lên). Phiên bản PlayStation Vita đã gói phiên bản Chaos;Head Noah với Chaos phần tiếp theo Love Chu Chu! dưới tiêu đề Chaos;Head Dual, và được phát hành vào ngày 21 tháng 8 năm 2014.[16] Năm 2018, Shikura đã trả lời các yêu cầu của người hâm mộ trên Twitter, nói rằng Chaos;Head Noah "có lẽ" sẽ được phát hành bằng tiếng Anh.[17]