توسعه نرم‌افزار اندروید فرایندی است که به وسیلهٔ آن اپلیکیشن‌های جدید برای سیستم عامل اندروید ایجاد می‌شوند. اپلیکیشن‌ها معمولاً با استفاده از Android SDK به زبان برنامه‌نویسی جاوا توسعه می‌یابند، ولی محیط‌های توسعهٔ دیگری نیز وجود دارند .
کیت توسعه نرم‌افزار اندروید (SDK) شامل مجموعهٔ جامعی از ابزارهای توسعه می‌شود. این ابزارها شامل دیباگر (ابزار اشکال‌زدا)، کتابخانه‌ها، شبیه‌سازی تلفن همراهِ مبتنی بر QEMU، مستندات، کد نمونه و خودآموزها می‌شود. در حال حاضر پلتفرم‌های توسعهٔ پشتیبانی‌شده شامل کامپیوترهایی می‌شوند که لینوکس (هر نوع توزیع مدرن دسکتاپ لینوکس)، Mac OS X 10.5.8 به بعد و ویندوز ۷ (قبلاً XP) یا نسخه‌های بعد آن را اجرا می‌کنند. از مارس ۲۰۱۵، SDK در خود اندروید موجود نیست، ولی توسعه نرم‌افزار با استفاده از اپلیکیشن‌های تخصصی اندروید امکان‌پذیر است.
تا حدود پایان سال ۲۰۱۴، محیط توسعه یکپارچه‌ای (IDE) که رسماً پشتیبانی می‌شد، Eclipse بود که از پلاگین ADT استفاده می‌کرد؛ گرچه IntelliJ IDEA IDE (تمام نسخه‌ها) به طور کامل توسعه اندروید را بدون هیچ پیکربندی و تنظیماتی پشتیبانی می‌کند، و NetBeans IDE نیز توسعه اندروید را از طریق پلاگین در اختیار می‌گذارد. از سال ۲۰۱۵، Android Studio (ساخته گوگل و قدرت‌گرفته از IntelliJ) به IDE رسمی اندروید بدل شد؛ به هر حال، توسعه‌دهندگان در استفاده از دیگر محیط‌ها آزاد هستند. علاوه بر این، توسعه‌دهندگان ممکن است از ویرایشگر متن برای ویرایش فایل‌های جاوا و XML استفاده کنند، سپس ابزارهای خط فرمان را (Java Development Kit و Apache Ant لازم است) به کار گیرند تا اپلیکیشن‌های اندروید را ایجاد کنند، بسازنند و اشکال‌زدایی نمایند، و همچنین دستگاه‌های اندروید متصل را (مثل انجام ریبوت، نصب بسته‌های نرم‌افزاری از راه دور) کنترل کنند.
بهبودهای SDK اندروید دست به دست در توسعه کلی پلتفرم اندروید صورت می‌گیرد. این SDK همچنین نسخه‌های قدیمی‌تر پلتفرم اندروید را در مواردی پشتیبانی می‌کند که توسعه‌دهندگان تمایل دارند اپلیکیشن‌های خود را در دستگاه‌های قدیمی‌تر نیز مد نظر داشته باشند. ابزارهای توسعه در واقع کامپوننت‌های قابل دانلود هستند، بنابراین بعد از این که آخرین نسخه و پلتفرم دانلود شد، پلتفرم‌های و ابزارهای قدیمی نیز می‌توانند برای تست سازگاری دانلود شوند.
اپلیکیشن‌های اندروید در فرمت .apk بسته‌بندی می‌شوند و در پوشه /data/app در سیستم عامل اندروید ذخیره می‌گردند (این پوشه به دلایل امنیتی فقط توسط کاربران روت (ریشه) دسترسی‌پذیر است). بستهٔ APK حاوی فایل‌های .dex (فایل‌های بایت‌کد کامپایل‌شده تحت عنوان فایل‌های اجرایی دالویک)، فایل‌های منبع و غیره است.