Jan Pinkava ra mắt khái niệm vào năm 2000, khi là người sáng tạo ra thiết kế, bối cảnh, các nhân vật và cốt truyện của phim, nhưng anh chưa bao giờ chính thức được chọn làm đạo diễn phim.[9] Vì thiếu tự tin[10] trong khâu phát triển cốt truyện của Pinkava, ban điều hành của Pixar đã bổ nhiệm Bird thay thế anh vào năm 2005.[11][12][13] Bird bị bộ phim cuốn hút bởi khái niệm kì lạ và cuộc xung đột chèo lái nó: những con chuột thì sợ nhà bếp, nhưng một con chuột lại muốn làm việc trong đó.[4] Bird cũng rất vui mừng khi bộ phim có thể được thực hiện dưới dạng một tác phẩm hài cơ thể hay,[11] với nhân vật Linguini cung cấp những cảnh hoạt họa tràn đầy niềm vui bất tận.[14] Bird viết lại cốt truyện với một thay đổi quan trọng. Anh đã giết Gusteau nhằm mở rộng vai trò cho Skinner và Colette,[15] đồng thời cũng thay đổi ngoại hình của lũ chuột để chúng ít nhân hóa hơn.[16]

Với dự định làm Chuột đầu bếp trở thành một góc nhìn tươi đẹp và lãng mạn về Paris, tạo cho phim một bản sắc riêng biệt so với những phim trước của Pixar, đạo diễn Brad Bird, nhà sản xuất Brad Lewis và một vài thành viên trong ê-kíp đã dành một tuần trong thành phố để hiểu chính xác về môi trường của thành phố, đi dạo phố bằng xe máy và ăn uống tại năm nhà hàng hàng đầu. Cũng có nhiều phân cảnh dựa trên nước trong phim, một trong những cảnh đó được đặt trong các ống cống và phức tạp hơn nhiều so với phân cảnh cá voi xanh trong Đi tìm Nemo. Một cảnh phim như vậy diễn ra khi Linguini bị ướt sau khi nhảy xuống sông Seine để tìm Remy. Một nhân viên của Pixar (điều phối viên bộ phận Shade/Paint là Kesten Migdal) từng nhảy xuống bể bơi của Pixar khi đang mặc bộ đồng phục và tạp dề của đầu bếp để xem những phần nào của bộ áo dính vào cơ thể và phần nào trở nên trong mờ khi bị thấm nước.

Chuột đầu bếp vốn dự kiến ra rạp vào năm 2006; tuy nhiên vào tháng 12 năm 2004, lịch chiếu phim bị đẩy sang năm 2007. Lý do cho việc này là Disney/Pixar đã thay đổi ngày phát hành của Vương quốc xe hơi từ tháng 11 năm 2005 sang tháng 6 năm 2006, do đó lịch chiếu Chuột đầu bếp cũng bị dời chiếu tới năm 2007.