2010年末和2011年初，多家汽车杂志开始报道Honda再次计划制造一款新跑车，作为初代NSX的后继车型，并且可能在汽油发动机之外使用电动机。Honda CEO Takanobu Ito在2011年9月确认公司已开始开发新跑车，到同年12月，Acura宣布将在2012年北美国际车展上以概念形式揭幕下一代NSX。2012年1月9日，Acura向公众展示了中置发动机的2012 NSX Concept，确认其SH-AWD系统在前轮配备两个电动机，后轮配备一个电动机，以辅助内燃机，从而形成混合动力设置。选择这种设置是为了利用电动机带来的扭矩矢量控制能力、即时扭矩、额外功率和效率提升。当时，混合动力跑车的概念还很新，其他类似车型如Porsche 918、LaFerrari、McLaren P1和BMW i8尚未发布。在次年的车展上，展示了更精致的2013 NSX Concept，其造型更接近量产车。
新款NSX将由Honda在日本和美国的部门合作开发。初步规划在日本进行，之后成立了日美联合开发团队。发动机、混合动力系统和变速箱的开发将在日本栃木县的Honda汽车研发中心进行，而车辆其余部分的开发则集中在美国俄亥俄州的Honda R&D Americas开发中心。Ted Klaus，自1990年起担任Honda工程师，未来将成为Honda Performance Development的总裁，被选为项目的全球大型项目负责人，而Ryoji Tsukamoto则是日本的大型项目负责人。许多参与该车开发的工程师此前曾参与过Honda的各种赛车运动项目。
早期，该车的核心开发团队与初代NSX的创造者会面，以更深入地理解其背后的理念。第一代车型的开发团队也分享了开发过程中的回忆、图表和示意图，帮助新团队确立他们对新车应有的愿景：不是原版车型的更新版本，而是一款完全全新的车，同时保持原版的核心价值。初代NSX的开发领导者鼓励新团队不要直接复制他们的做法，而初代NSX的大型项目负责人Shigeru Uehara本人也表示，他们想用第一代NSX实现的一切最终都已完成，因此他希望新款NSX的开发团队能拥有完全的自由来设计新车。在核心NSX价值方面，团队认为该车应具备对经验较少的驾驶员也能轻松驾驭的性能，但同时在熟练驾驶员手中应能“焕发生机”。日常可用性以及良好的视野和人机工程学也被视为NSX的基本价值。尽管该车将使用各种技术，团队仍希望它保留“真实的模拟‘跑车’感觉”。团队还选择更注重车辆的驾驶感受，而不是纯粹追求某些性能数据，Klaus表示：“NSX从来不是关于纸上的数字。例如，与原版一样，最终的功率数据不会成为头条新闻，但那些无法写下的品质，如驾驶员的参与感和乐趣，才是重要的。”
该车最初计划搭载一台横置、自然吸气、60度夹角3471 cc SOHC V6发动机，取自Acura RLX / Honda Legend，但在2013年或更早，团队得出结论认为该发动机功率不足，无法达到车辆的性能目标。因此，团队委托Honda在日本栃木县的研发中心开发一款专为NSX设计的全新发动机，具有显著更高的性能。选择了一台双涡轮增压、75度夹角3493 cc DOHC V6发动机，配备干式油底壳润滑，与之前的发动机不同，它将纵向安装。这种发动机布局的改变以及涡轮增压器和额外冷却所需的空间意味着车辆后部必须在开发中期重新设计以适应这些变化。
开发团队测试、基准测试并检查了来自竞争对手制造商的各种车辆，包括Ferrari 458 Italia、Audi R8 V10、Porsche 911 Turbo、Nissan GT-R和McLaren 12C。NSX在各种赛道和测试设施上进行了广泛测试，主要场地包括日本的Honda Takasu测试赛道和Suzuka Circuit、德国的Nürburgring Nordschleife，以及美国的Virginia International Raceway和Transportation Research Center。还进行了多次道路测试，包括在欧洲阿尔卑斯山的山路上。在这些测试中，团队能够微调车辆及其系统，一些更改可以当场进行，而其他更改，如软件修改，则通过电话会议与日本沟通。为确保车辆在炎热天气下的可靠性，团队在Sebring等赛道的高温条件下进行了测试，以及在阿联酋进行了长距离道路测试。多位Honda关联的赛车手为车辆开发提供了反馈，包括Indianapolis 500获胜者Dario Franchitti和Takuma Sato，以及24 Hours of Daytona获胜者Graham Rahal。
在量产版发布后，NSX未来变体的开发完全转移到日本，Satoshi Mizukami担任大型项目负责人。
