Fox phát triển trò chơi gần như hoàn toàn vì không muốn dựa vào ai khác,[11] bao gồm viết kịch bản và biên soạn nhạc nền, với những bức đồ họa vẽ bởi hoạ sĩ Temmie Chang và thêm vào bởi những người khác. Fox ban đầu có kinh nghiệm làm game rất ít ỏi; từ nhỏ, Fox cùng với ba anh em của mình sử dụng RPG Maker 2000 để phát triển một trò chơi nhập vai nhưng không hoàn thành.[11] Fox từng phát triển một số bản ROM hack của trò chơi EarthBound khi còn ở trường. Undertale được truyền cảm hứng từ dòng trò chơi Mother, Mario & Luigi, Touhou Project, Homestuck và chương trình hài của Anh Mr. Bean.

Bắt đầu từ một dự án trên trang gây quỹ Kickstarter, dự án được mở lần đầu vào ngày 25 tháng 6 năm 2013 với mức cần thiết là 5.000 đô la và kết thúc tròn một tháng cùng số quỹ tăng gấp đôi là 51,124 đô với sự ủng hộ của 2,398 người.[12] Undertale được dự định phát hành vào giữa năm 2014, nhưng vì thời gian phát triển kéo dài hơn dự tính, ngày phát hành bị trì hoãn và sự trì trệ tiếp tục kéo dài suốt trong một năm tiếp theo.[13] Undertale chính thức ra mắt trên Steam vào năm 2015 sau hơn 2 năm 7 tháng phát triển.[14]