O Stardew Valley, originalmente intitulado Sprout Valley, foi criado pelo designer de jogos indie americano Eric Barone, conhecido profissionalmente como ConcernedApe. Em 2011, Barone se formou em ciência da computação na Universidade de Washington Tacoma, mas não conseguiu emprego no setor, trabalhando como recepcionista no Paramount Theatre em Seattle. Buscando aprimorar suas habilidades em computação para ter melhores perspectivas de emprego, ele teve a ideia de criar um jogo que também atraísse seu lado artístico. Por ter crescido no noroeste do Pacífico, Barone incorporou muitos elementos da região na jogabilidade e na arte.

Stardew Valley começou originalmente como uma alternativa moderna criada por fãs para a série Story of Seasons, pois ele achava que a série havia se tornado "progressivamente pior" depois de Harvest Moon: Back to Nature. Incapaz de encontrar um substituto satisfatório, Barone começou a criar um jogo semelhante à série, afirmando que sua intenção era "resolver os problemas que eu tinha com [Story of Seasons" e que "nenhum título da série jamais reuniu tudo de forma perfeita". Barone também se inspirou em outros jogos, incluindo Animal Crossing, Rune Factory, Minecraft e Terraria, acrescentando recursos vistos nesses jogos, como criação, missões e combate. Ele foi o único desenvolvedor do jogo, criando toda a pixel art, música, efeitos sonoros, história e diálogo do jogo. 

Inicialmente, Barone considerou a possibilidade de lançar Stardew Valley no Xbox Live Indie Games devido à facilidade de publicação nessa plataforma, mas descobriu logo no início que seu escopo se tornaria muito maior do que o previsto originalmente. Barone anunciou publicamente o jogo em setembro de 2012, usando o sistema Greenlight do Steam para medir o interesse no jogo. Depois que o jogo recebeu um grande apoio da comunidade, Barone começou a trabalhar nele por completo, envolvendo-se com as comunidades do Reddit e do Twitter para discutir seu progresso e obter feedback sobre as adições propostas.  Pouco depois do período do Greenlight em 2013, ele foi abordado por Finn Brice, diretor da Chucklefish, que se ofereceu para ajudar a publicar o jogo no lançamento.  A Chucklefish assumiu muitas das atividades não relacionadas ao desenvolvimento para Barone, como a hospedagem do site e a criação de sua wiki de desenvolvimento.  Barone decidiu não usar o recurso de acesso antecipado do Steam para o desenvolvimento, pois achava que não era adequado para Stardew Valley.  Barone passou quatro anos trabalhando no projeto, refazendo-o várias vezes e frequentemente passando 10 horas ou mais por dia trabalhando nele. Originalmente, ele o programou em C# usando a estrutura XNA da Microsoft, mas depois migrou para o MonoGame em 2021, que, de acordo com Barone, "prepara o jogo para o futuro e permite que os mods acessem mais de 4 gigas de RAM".

Barone pretendia dar aos jogadores a sensação de imersão em uma pequena comunidade agrícola, afirmando que queria que Stardew Valley fosse divertido e, ao mesmo tempo, que tivesse "mensagens do mundo real". Em contraste com os jogos Story of Seasons anteriores, que podiam terminar após dois anos de jogo, Barone manteve Stardew Valley em aberto para que os jogadores não se sentissem apressados em tentar completar tudo o que fosse possível. [Durante o desenvolvimento, Barone reconheceu que alguns jogadores tentariam descobrir mecanicamente como maximizar o rendimento e o lucro de suas fazendas por meio de planilhas e outras ferramentas, mas esperava que a maioria dos jogadores dedicaria tempo para aprender por conta própria. [Para isso, ele projetou o aspecto culinário do jogo propositadamente para não ser lucrativo, mas para compensar com bônus que ajudassem nas habilidades de exploração, agricultura, mineração e pesca.Barone também optou por não incluir o abate de animais de fazenda para produtos de carne, incentivando os jogadores a nomear e cuidar de cada animal individualmente, mantendo o sentimento que ele queria para o jogo.

Barone pretendia dar aos jogadores a sensação de imersão em uma pequena comunidade agrícola, afirmando que queria que Stardew Valley fosse divertido e, ao mesmo tempo, que tivesse "mensagens do mundo real". Em contraste com os jogos Story of Seasons anteriores, que podiam terminar após dois anos de jogo, Barone manteve Stardew Valley em aberto para que os jogadores não se sentissem apressados em tentar completar tudo o que fosse possível. [Durante o desenvolvimento, Barone reconheceu que alguns jogadores tentariam descobrir mecanicamente como maximizar o rendimento e o lucro de suas fazendas por meio de planilhas e outras ferramentas, mas esperava que a maioria dos jogadores dedicaria tempo para aprender por conta própria. [Para isso, ele projetou o aspecto culinário do jogo propositadamente para não ser lucrativo, mas para compensar com bônus que ajudassem nas habilidades de exploração, agricultura, mineração e pesca.Barone também optou por não incluir o abate de animais de fazenda para produtos de carne, incentivando os jogadores a nomear e cuidar de cada animal individualmente, mantendo o sentimento que ele queria para o jogo.