Thứ ba học trò do hãng phim VietCast và Công ty TVplus hợp tác sản xuất theo đơn đặt hàng của Đài Truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh.[6] Ban đầu, bộ phim mang tên "Nhất quỷ nhì ma" giống với nguyên tác truyện ngắn của tác giả Diệu Như Trang. Tuy nhiên, vì "ma" và "quỷ" trong tên phim bị cho là có yếu tố không phù hợp, bộ phim đã được đổi thành vế thứ ba trong câu thành ngữ "Nhất quỷ, nhì ma, thứ ba học trò".[7][8]

Bộ phim không chỉ là vai chính truyền hình đầu tiên của ca sĩ nổi tiếng Đan Trường[9] mà còn có sự tham gia của nhiều tên tuổi được yêu thích tại thời điểm bấy giờ như Đông Nhi, Angela Phương Trinh, Baggio, Bạch Công Khanh.[10] Thứ ba học trò đã nhận được sự chú ý nhất định từ khi chưa đóng máy.[11] Đến ngày 13 tháng 11 năm 2009, bộ phim chính thức được phát sóng trên kênh HTV9 vào lúc 22h30 thứ 5, 6, 7 và chủ nhật hằng tuần.[12] Trong giai đoạn Tết Nguyên Đán, để đáp ứng nhu cầu của khán giả, HTV đã cho tạm ngưng phát sóng một số bộ phim trên HTV3 và thay vào khung giờ đó là Thứ ba học trò.[13] Cũng trong năm 2010, bộ phim tiếp tục được phát lại trên kênh HTV7 trong khung giờ từ 9h30 đến 11h.[14]