Trước khi bắt tay thực hiện Teenage Dream, Perry chia sẻ với tờ Rolling Stone về kế hoạch sản xuất sắp tới của mình. Cô muốn "nhất định phải giữ nguyên chất pop" trong album nhằm giúp khán giả không bị nhàm chán.[4] Perry bắt đầu thực hiện album từ ngày 13 tháng 10 năm 2009, cô tuyên bố rằng mình "đang trải qua nhiều giai đoạn trong việc thực hiện album, may thay Greg Wells đã giúp đỡ hoàn thiện nó"[5]. Album này là thành quả của nhiều sự kết hợp với những nghệ sĩ khác như Wells,[6] Guy Sigsworth,[6] Dr. Luke,[6] Max Martin,[6][7] Ryan Tedder,[8] Rivers Cuomo,[7] Thaddis "Kuk" Harrell,[9] Greg Kurstin, Benny Blanco, Darkchild, Cathy Dennis, Ester Dean, The-Dream và Tricky Stewart, người tiết lộ trên tạp chí Rap-Up tháng 12 năm 2009 rằng album lần này mang hơi hướng pop và rock, giống như sản phẩm trước đây của Katy - One of the Boys, mặc dù anh gọi nó là "một thành phần khác biệt".[10]. Đối với thành phần trực quan, Perry ví album "đi từ Shirley Temple, Betty Boop đến hơn một Betty Paige[...], một bức tranh nghệ thuật châm biếm vui nhộn của Lichtenstein: vẫn sáng nhưng màu sắc đậm hơn, chứa nhiều hoa vân anh kim loại hơn hoặc tím hơn màu hồng kẹo cao su."[11]

Vào ngày 27 tháng 3 năm 2010, tại giải thưởng Kids' Choice Awards năm 2010, Perry tiết lộ với Jose Ordonez đây chính là "một bản thu đậm chất mùa hè".[7] Cô cũng khẳng định sản phẩm lấy cảm hứng từ ban nhạc ABBA và The Cardigans. Theo Perry, cô đưa cho nhà sản xuất Dr. Ricardo những bản mixtape của hai nhóm để quyết định nội dung của album. Cô nói thêm, "Trong thời gian đi lưu diễn, khi càng yêu những ca khúc còn lại khác trong album, tôi cảm thấy mình lỡ mất những thứ khiến mọi người nhún nhảy theo."[12]Trong buổi chụp ảnh cho tạp chí Rolling Stone tháng 4 năm 2010, Perry tiết lộ thêm về những gì cô muốn truyền tải trong đĩa đơn đầu của album, "California Gurls". Được cho là lời đáp trả cho sự kết hợp của Jay-Z và Alicia Keys trong "Empire State of Mind", cô khẳng định "ai cũng có một bài hát về New York nhưng còn LA thì sao? Còn California thì sao?", cô cũng cho biết thêm rằng ca khúc cũng bắt nguồn cảm hứng từ Prince.[13] Ca khúc cũng được kết hợp cùng rapper người California Snoop Dogg.[14] USA Today có những phản hồi tích cực đến ca khúc này, gọi nó là "ly rượu mừng sôi nổi gửi đến mùa hè vui nhộn".[14] Perry cũng tuyên bố rằng làm việc với Max Martin và Dr. Luke là một "nỗ lực hợp tác tuyệt vời".[13]

Cô hoàn thành việc thu âm vào ngày 30 tháng 4 năm 2010. Phần ảnh bìa của album được vẽ bởi Will Cotton và được công bố lần đầu vào ngày 21 tháng 7 năm 2010 qua một webstream trực tiếp với Colton tại phòng thu Art Studio.[15][16] Ngày 23 tháng 7 năm 2010, danh sách bài hát chính thức của album được đăng tải lên webstie chính thức của Perry.[17] Cô thu âm Teenage Dream tại nhiều phòng thu âm như Playback Recording Studio, Roc the Mic Studios, Conway Recording Studios, Rocket Carousel Studio, Studio at the Palms, Triangle Sound Studios, Silent Sound Studios, The Boom Boom Boom, Henson Recording Studios, Capitol Studios, Nightbird Recording Studios, và Eightysevenfourteen Studios.[18]