Trò chơi được giới thiệu lần đầu trong hội chợ triển lãm Giải trí điện tử (E3) 2011 và mặc dù Wii U cũng được tính là một trong các hệ mày trò chơi dự tính sử dụng nhưng THQ đã nói rằng trò chơi không phát triển cho hệ này. Phát biểu với NowGamer về khả năng của trò chơi xuất hiện trên hệ Wii U thì trưởng nhóm kỹ thuật của 4A Games là Oles Shishkovtsov đã nói là hệ Wii U "Có CPU chậm khủng khiếp". Đồng nghiệp của ông là Huw Beynon cũng nói là trò chơi sẽ không phát triển cho Wii U vì nó không thể đáp ứng được cấu hình của trò chơi.

4A Games cũng đã khẳng định rằng trò chơi sẽ không có chế độ nối mạng vì nhóm phát triển tập trung vào mục chơi đơn. Và khi THQ phá sản thì quyền phân phối dòng Metro được chuyển sang cho Deep Silver.

Metro: Last Light sử dụng công nghệ làm hiệu ứng ánh sáng trở nên thật hơn và cải thiện các tính năng vật lý tạo ra một chuẩn mới cho đồ họa trên hệ máy tính cá nhân và các hệ chuyên dụng để chơi trò chơi điện tử khác. Cựu chủ tịch THQ, Jason Rubin đã cung cấp chi tiết về điều kiện làm việc cực kỳ khó khăn và yêu cầu mà 4A Games phải đáp ứng trong khi thực hiện trò chơi. Từ ngân sách không không hợp lý, văn phòng làm việc chật chội so với các phòng phát triển lớn hơn tại phương Tây, cho đến đều kiện làm việc lạnh giá do mất điện thường xuyên và hệ thống sưởi bị hỏng, cũng như phải nhập lậu các linh kiện cần thiết để thực hiện trò chơi để tránh việc tự nhiên "bốc hơi" ở hải quan. Rubin đã nói "Nếu bạn quan tâm đến nghệ thuật phát triển trò chơi bạn sẽ phải làm nhiều hơn việc chỉ tập trung vào trò chơi đó", "Cuộc đấu tranh và cuộc hành trình trở thành một phần của câu chuyện. Như trong thể thao, bạn thấy hân hoan khi kẻ yếu đến từ phía sau và giành chiến thắng với một tỷ lệ không thể tin nổi".

Trò chơi được phát triển như phiên bản ngoại truyện của loạt tiểu thuyết Metro chứ không phải chuyển thể trực tiếp từ tiểu thuyết vì cốt truyện của Artyom đã hết trong cuốn Metro 2033, dù không cùng lấy bối cảnh với cuốn Metro 2034 và có cốt truyện xoay quanh nhân vật hoàn toàn khác dù vậy một số sự kiện diễn ra trong cuốn tiểu thuyết cũng được nhắc đến trong trò chơi. Dmitry Glukhovsky đang có kế hoạch thực hiện phiên bản tiểu thuyết của Metro: Last Light có tựa Metro 2035 sau khi chơi thử, được biết là tác phẩm sẽ chi tiết và nhiều tình tiết hơn trò chơi cùng với việc Artyom sẽ trở lại làm nhân vật chính. Tác giả nói khi mình viết cốt truyện cho Metro: Last Light thì ý tưởng bắt đầu vượt ra khỏi khả năng mà trò chơi có thể thực hiện nên đã quyết định thực hiện một cuốn sách mới.

Hầu hết các bản nhạc trong trò chơi được soạn bởi Alexey Omelchuk và Deep Silver lo việc thực hiện. Không giống như hầu hết các bản nhạc của Metro 2033, hầu hết các bản nhạc trong trò chơi đều có tên. Album chứa các bản nhạc dùng trong trò chơi đã phát hành vào ngày 03 tháng 9 năm 2013.