Les incontournables Bebop et Rocksteady du dessin animé (absents de Ninja Turtles), deux mutants hommes de main de Shredder aussi bêtes qu'incompétents, figurent dans cette suite. Le premier est campé par le comédien Gary Anthony Williams (Abe Kenarban dans la série Malcolm) et le second par le catcheur irlandais Stephen Farelly, aka Sheamus. Autre personnage du dessin animé absent du premier volet : le terrible Krang, projetant de conquérir le monde, qui possède l'apparence d'un cerveau rose muni de tentacules, logé à l'intérieur d'un robot.
Adaptées d’une bande dessinée de Kevin Eastman et Peter Laird, les aventures des célèbres tortues ninja avaient déjà donné lieu, en dehors des séries animées et des deux films produits par Michael Bay, à une trilogie de films parus entre 1990 et 1993 (Les Tortues Ninja, Les Tortues Ninja 2, Les Tortues Ninja 3), un film d’animation en images de synthèses sorti sur les écrans en 2007 (TMNT : Les Tortues Ninja) et un téléfilm d'animation (Turtles Forever) diffusé en 2009.
Après avoir rapporté plus 485 millions de dollars dans le monde et avoir figuré au classement des 20 blockbusters les plus rentables de 2014, Paramount Pictures a évidemment commandé une suite à Ninja Turtles.
Dave Green succède à Jonathan Liebesman derrière la caméra. On lui doit, entre autres, le film de science-fiction Echo sorti en 2014. Michael Bay endosse quant à lui toujours le rôle de producteur.
Stephen Amell, qui s’est rendu populaire en incarnant le héros de la série Arrow, a rejoint le casting de cette suite dans le rôle de Casey Jones, le justicier au masque de hockey qui est un allié des quatre tortues. L’acteur star de la chaine CW aurait été retenu après avoir passé un bout d’essai face à six autres candidats. L’alchimie réussie entre Megan Fox et lui aurait été décisive. A noter que, dans la trilogie des années 1990, le justicier était incarné par Elias Koteas dans deux épisodes.
Elias Koteas et Sam Rockwell, qui ont comme point commun d'être tous deux apparus dans le film Les Tortues Ninja de 1990, ont chacun été sollicités pour intégrer le casting de Ninja Turtles 2 via un caméo. Les deux comédiens ont refusé cette proposition.
Les personnes en charge des effets numériques d’Industrial Light and Magic ont eu la lourde tâche de concevoir le personnage de Krang, le fameux alien rose se trouvant dans un imposant corps de robot. Ils sont partis du design du Krang des comics et se sont ensuite inspirés de la vie sous-marine. Le co-superviseur aux effets visuels Robert Weaver raconte : "Ses yeux sont assez proches de ceux du requin nez noir, mélangé avec une espèce de poisson gélatineux. C’est Michael Bay qui a eu l’idée de le rendre inconfortablement grand, pour ses déplacements dedans et en dehors de son corps androïde."
Le coordinateur des cascades Jonathan Eusebio, qui était en charge du design des scènes de combat du premier opus, a été accompagné pour cette suite de Jon Valera, un artiste pluridisciplinaire en matière d’arts martiaux. Les deux hommes et leur équipe ont dans un premier temps préparé l’ensemble des scènes de combat dans un grand hangar avec des cascadeurs, pour donner à la production une idée de ce qu’ils avaient en tête. Ensuite, au fur et à mesure qu’ils recevaient des avis, ils redéfinissaient et/ou peaufinait les différentes routines tout en commençant à préparer les acteurs.
La tanière et le camion des tortues ont tous deux été construits au coeur de la très historique armurerie de Brooklyn, à Park Slope. Le bâtiment, qui a abrité le quatorzième régiment de la milice new-yorkaise, a originellement été érigé en 1893, et a hébergé depuis lors plusieurs divisions différentes de l’armée américaine, tout en étant parfois, comme ici, utilisé comme espace de tournage.
Paul Teutul Jr, spécialiste de la customisation de motos, a été recruté pour s’occuper du design des motos de Bebop et Rocksteady. Il a ainsi embelli chaque moto, avec des grenades, des ananas le long du réservoir de Rocksteady, des balles de base-ball le long de celui de Bebop, des goujons et des pointes, une chaîne, un pieu, une chauve-souris, des défenses d’aluminium et même des couleurs spéciales pour coller au mieux au rhinocéros et au phacochère.
Chris Evans avait prêté sa voix au personnage de Casey Jones dans TMNT- les tortues ninja (2007). Stephen Amell interprète ce même personnage dans Ninja Turtles 2. Mais ce n'est pas le seul point commun entre ces deux acteurs puisqu'ils ont chacun joué un autre personnage d'un comic : le premier Steve Rogers / Captain America dans la franchise Marvel et le second Oliver Queen/Green Arrow dans la série Arrow.
Brad Garrett, la voix de Krang dans ce second opus, est un grand habitué des adaptations de BD puisqu'il a travaillé sur le doublage de Casper (1995), Super Zéro (1994), Superman (1996), Garfield, le film (2004) et Astérix et les Vikings (2006). L'acteur Gary Anthony Williams qui campe le mutant Bebop a quant à lui donné de la voix pour les besoins de sept adaptations de BD : Men in Black : The Series (1997), Les Boondocks (2005), Batman : L'Alliance des héros (2008), Avengers : L'équipe des super héros (2010), Batman : The Dark Knight Returns, Part 1 (2012), Batman : The Dark Knight Returns, Part 2 (2013) et Beware the Batman (2013).
Fred Armisen devait à l'origine et à la place de Brad Garrett prêter sa voix à Krang, mais abandonna le projet parce que son emplois du temps était trop chargé. De même, le catcheur C.M. Punk et le comédien Billy Beyrer ont été considérés et ont passé une audition pour jouer Rocksteady mais ils ne furent pas retenus.
Stephen Farrelly, qui campe Rocksteady, n'est pas le premier catcheur à travailler sur une adaptation consacrée aux tortues puisque Kevin Nash était Super Shredder dans Les Tortues ninja 2 (1991).
L'acteur Stephen Amell a proposé d'assurer lui-même la cascade au moment où son personnage s'enfuit à patin : "Un jour, Stephen est venu me voir et m’a dit, ‘tu sais que je patine très bien ?’. Je savais qu’il avait pratiqué le hockey sur glace, mais je l’ai averti qu’il devrait patiner entre des voitures, poursuivi par d’autres véhicules en mouvement. Il m’a juste répondu ‘Trouve-moi des rollers’, et c’est ce que nous avons fait. Et je dois bien avouer qu’il assure ! D’ailleurs, Stephen ne voulait pas que qui que ce soit le remplace, c’était son truc et il comptait bien se le garder pour lui et rien que pour lui, au maximum de ses possibilités. Ainsi, quasiment toutes les cascades, à chaque fois que vous voyez Casey, que ce soit le pied sur l’accélérateur, les mains sur le volant, en train de se battre ou zigzaguant au milieu d’un garage encombré, c’est Stephen", se souvient le producteur Andrew Form.