导演皮埃尔·柯芬是他第四次掌镜该系列，跟另一位导演凯尔·巴尔达合作，两人之前合作了《小黄人大眼萌》，联合导演还有埃里克·吉隆，他长期担任照明娱乐的艺术指导和人物指导。 卡瑞尔能为格鲁（更低沉、愤世嫉俗、有条不紊）和德鲁（更明快、活泼、欢乐）配出十分不同的声音令电影的导演们十分佩服，而且还是在同一次录音中完成的。 《神偷奶爸3》制作团队新请入小妮芙·沙瑞尔，来为艾格尼丝配音，这一角色起初由埃尔希·费舍配音。她的声音与当年的费舍离奇地相似。 《神偷奶爸》的制作团队都承认该系列受到的法国动画的影响，而它们又是受了巴斯特·基顿、查理·卓别林、彼得·塞勒斯和罗文·阿特金森的动作喜剧的启发。 《神偷奶爸3》中共有八首法瑞尔·威廉姆斯的歌曲。几首是系列前几部的重制版，但有五首是专为这部电影创作的。