En octobre 1999, des discussions s'engagent entre BioWare et LucasArts sur la création d'un jeu vidéo. Ce projet représente le premier partenariat entre les deux sociétés, ainsi que le tout premier jeu vidéo de rôle basé sur la licence de la Guerre des étoiles. Ce n'est cependant pas la première fois que la production d'un jeu basé sur cette franchise est confiée à une autre société : la série X-Wing et Star Wars Rogue Squadron ont été développés respectivement par Totally Games et Factor 5 dans les années 1990.
Au cours de ces discussions, LucasArts demande à son interlocuteur s'il préférerait développer un jeu basé sur Star Wars, épisode II: L'Attaque des clones, alors en production, ou bien se concentrer sur un titre se déroulant 4 000 ans avant les événements de la saga cinématographique. Le choix de BioWare s'est rapidement porté sur la seconde option, puisque que cela permettait aux développeurs de créer eux-mêmes cette partie de l'univers étendu, et de ne pas rester focalisé sur le scénario du film précité. Concernant la réalisation graphique, le studio envisage de créer un jeu vidéo en trois dimensions, en vue à la troisième personne, et non en perspective isométrique, à l'instar de Baldur's Gate.
Enfin, le choix des plates-formes sur lesquelles le jeu doit être adapté s'est immédiatement tourné vers le PC, compte tenu de l'expérience du studio canadien en matière de jeux sur ordinateur, mais aussi la Xbox, puisque le développement d'un jeu vidéo sur cette console est très proche de celui d'un jeu PC. Après plusieurs semaines de dialogues, la préproduction est officiellement lancée au début de l'année 2000. La création du jeu dans son ensemble est confiée à BioWare, sauf la réalisation sonore qui reste à la charge de LucasArts. Au sein de l'équipe de développement figurent plusieurs des développeurs de Baldur's Gate et MDK2.
Star Wars: Knights of the Old Republic exploite l'Odyssey Engine, un moteur de jeu en 3D spécialement conçu par BioWare pour la conception du titre. Tirant partie d'Open GL, le moteur constitue une version améliorée et optimisée de l'Aurora Engine, développé pour Neverwinter Nights. La réalisation graphique est très proche d'une plate-forme à l'autre, les deux versions - Xbox et PC - ayant été produites en parallèle. Seule une légère différence visuelle inhérente à la carte graphique intégrée à chacune des deux machines subsiste.
Produite en interne dans les locaux de LucasArts, la réalisation sonore comprend les dialogues ainsi que la bande originale du jeu. La réalisation des dialogues a débuté environ six mois avant la sortie de la version bêta. Près d'une centaine de personnes ont prêté leur voix, parmi lesquelles plusieurs acteurs notoires, comme Edward Asner, Raphael Sbarge, Ethan Philips, Jennifer Hale ou encore Phil LaMarr. Au total, plus de 15 000 lignes de dialogues ont été implantées dans la version finale du jeu. Si la quasi-totalité des dialogues sont en anglais, près de 10 % correspondent néanmoins à un langage alien, ce qui imposa à l'équipe de développement de s'inspirer d'un dictionnaire anglais-alien intitulé Star Wars: Galactic Phrase Book & Travel Guide: Beeps, Bleats, Boskas, and Other Common Intergalactic Verbiage.
La bande-son a été composée par Jeremy Soule, déjà responsable de la bande originale de plusieurs jeux vidéo à succès, parmi lesquels Total Annihilation et Icewind Dale.
Le développement du jeu est pour la première fois révélé au public en juillet 2000, lorsque BioWare et LucasArts annoncent un partenariat en vue de créer un jeu vidéo de rôle sur PC et consoles nouvelle génération. Même si le titre du jeu n'est pas encore dévoilé, les premières informations indiquent que l'histoire devrait se dérouler dans une partie encore non exploitée de l'univers étendu de Star Wars, quatre millénaires avant les événements de Star Wars, épisode I: La Menace fantôme.
Star Wars: Knights of the Old Republic est officiellement dévoilé lors de l'E3 2001, au cours d'une présentation réservée à la presse. Celle-ci a été très enthousiasmée par cette annonce, comme en témoigne les récompenses attribuées au jeu, malgré une présentation de quelques minutes seulement. La date de sortie est alors temporairement fixée à l'année 2002. En février 2002, le titre est néanmoins repoussé de plusieurs mois sur Xbox, tandis que la version PC n'est pas attendue avant le début de l'année 2003, afin d'éviter que la sortie du jeu ne coïncide avec celle de Star Wars Galaxies, le jeu de rôle en ligne massivement multijoueur développé par Verant Interactive.
Lors de l'E3 2002, le public a enfin la possibilité d'essayer une version jouable du jeu, grâce à une démo mise en place par BioWare, mais uniquement sur Xbox. Une version jouable sur PC est finalement proposée à la presse au cours de la 3e édition de la Game Developers Conference en mars 2003. Présenté à nouveau lors de l'E3 2003, il s'impose comme l'un des jeux de rôle majeurs du salon, ce qui lui permet de remporter plusieurs récompenses décernées par la presse spécialisée et d'être nommé au prix du meilleur jeu de rôle lors de la cérémonie de remise des Game Critics Awards, prix finalement décerné à Fable. Le 9 juillet 2003, LucasArts annonce officiellement la fin du développement du jeu, et fixe la date de sortie nord-américaine au 16 juillet sur Xbox, la version PC restant prévue pour la fin de l'année. Celle-ci sort finalement le 18 novembre 2003, avec un rendu sensiblement identique à celui de la version console, les développeurs ayant surtout concentré leurs efforts sur le remaniement de l'interface afin que celle-ci s'adapte à l'usage du clavier et de la souris. Un nouvel environnement a en outre été ajouté : une station spatiale en orbite autour de Yavin IV, qu'il est également possible de télécharger sur Xbox via le Xbox Live.