Trước quý 3 năm 2009, Compile Heart đang lên ý tượng về một dự án RPG mới tập trung vào thiết kế nhân vật của Tsunako, với ý định hợp tác với một công ty đối tác. Trò chơi này ban đầu được lên kế hoạch mô tả về ba chị em công chúa và một nhân vật chính. Tuy nhiên, thỏa thuận hợp tác đã sụp đổ, và kết quả là các kế hoạch dự án đã được thiết kế lại và cuối cùng trở thành "Neptunia" vào gần cuối năm 2009 sau khi hoàn thành phần phát triển của Trinity Universe. Trong giai đoạn đầu của dự án, các nhân vật Noire và Blanc ban đầu được tô màu đỏ và xanh dương, tuy nhiên, màu sắc của họ được đổi thành màu đen và trắng để có thể phù hợp hơn với bối cảnh và cốt truyện của trò chơi mới.[1][2]

Phần tiếp theo, Hyperdimension Neptunia mk2, đã giới thiệu việc làm lại engine game và thay thế các thành phần khác nhau như hệ thống chiến đấu và dungeon, được xây dựng lại hoàn toàn từ đầu. Hyperdimension Neptunia Victory sau này được xây dựng dựa trên điều này, với các phần từ mk2 được các nhà phát triển loại bỏ và cải thiện, cuối cùng coi bản Victory làm nền tảng cho việc thiết kế các tựa game trong tương lai. Sau sự hợp tác của Compile Heart với David Production để sản xuất loạt phim hoạt hình truyền hình Neptunia, các nhà phát triển đã thay đổi cách tiếp cận và viết kịch bản dựa trên trải nghiệm của họ với nhân viên phát triển anime, dẫn đến những thay đổi trong cốt truyện của bản Re;Birth trên PlayStation Vita.