Vào ngày 25 tháng 2 năm 2016, sự tồn tại của hai trò chơi đã bị rò rỉ khi các chứng nhận sở hữu bản quyền thương hiệu Nintendo của hai trò chơi được tìm thấy trên trang web của Văn phòng Sở hữu Trí tuệ Liên minh Châu Âu.[40] IGN đã chỉ ra sự giới thiệu gần đây của một Pokémon mới, Magearna, như chỉ ra hai trò chơi sẽ được tiết lộ.[41] Hai trò chơi đã được chính thức công bố vào ngày hôm sau trong một bài thuyết trình của Nintendo Direct cũng kỷ niệm 20 năm nhượng quyền thương mại thương hiệu Pokémon.[42] Hai trò chơi ra mắt với 9 ngôn ngữ được hỗ trợ.[20] Vào ngày 10 tháng 5, nhiều thông tin hơn về trò chơi đã được phát hành thông qua một đoạn trailer giới thiệu mới, bao gồm Pokémon mới, hộp nghệ thuật và ngày phát hành. Pokémon Sun và Moon phát hành tại Nhật Bản, Bắc Mỹ và Úc vào ngày 18 tháng 11 năm 2016 và tại Châu Âu vào ngày 23 tháng 11 năm 2016.[43] Truyện tranh dựa trên Pokémon Sun và Moon được ra mắt cùng với phiên bản CoroCoro Comic vào ngày 15 tháng 9 năm 2016.[44] Những người mua sớm hai trò chơi đã nhận được một con Gonbe đặc biệt đang nắm giữ Snorlium Z, cho phép nó sử dụng một Z-Move độc quyền cho Gonbe, tiến hóa Gonbe, thông qua một sự kiện phân phối không dây.[45] Một đoạn tralier giới thiệu hai trò chơi ở Nhật Bản đã được công bố vào ngày 8 tháng 9 năm 2016.[46] Một Nintendo 3DS XL mới chủ đề phiên bản Sun và Moon được phát hành vào ngày 28 tháng 10 năm 2016.[47]

Tương tự như Pokémon Omega Ruby và Alpha Sapphire, một bản demo đặc biệt đã được phát hành vào ngày 18 tháng 10 năm 2016.[48] Vào ngày 27 tháng 10 năm 2016 trong cuộc họp tài chính của Nintendo, họ tuyên bố bản demo đã được tải xuống hơn 3,5 triệu lần, là bản demo "bán chạy" phổ biến nhất và nhanh nhất trong lịch sử 3DS.[49] Pokémon Sun và Moon là những trò chơi được đặt hàng trước nhiều nhất trong lịch sử của Nintendo. Hai trò chơi cũng là phiên bản trò chơi 3DS được mong đợi nhất năm 2016, theo Nielsen Game Rank.[50]

Vài ngày trước khi phát hành, các tệp của trò chơi đã bị rò rỉ trên Internet, cho phép những tên cướp biển phần mềm truy cập vào toàn bộ trò chơi, bao gồm các chức năng trực tuyến, trước khi phát hành. Nintendo đã hành động nhầm chống lại những người sử dụng các tính năng Internet, cấm người dùng tham gia không chỉ sử dụng các tính năng trực tuyến của trò chơi ngay cả khi sau đó chơi bản phát hành chính hãng, mà còn truy cập các dịch vụ trực tuyến 3DS khác, như eShop và Miiverse.[51]