Half-Life стала первой разработкой студии Valve Software, базирующейся в Кирклэнде, штат Вашингтон, и основанной в 1996 году выходцами из Microsoft — Майклом Харрингтоном и Гейбом Ньюэллом. Их мечтой было сделать страшный 3D-шутер, для этой цели они даже лицензировали у id Software движок Quake (позже Valve сильно модифицирует движок, добавив скелетную анимацию и поддержку Direct3D; разработчики признались, что переписали более семидесяти процентов кода движка). Поначалу компании было трудно найти издателя, многие считали их проект «слишком амбициозным» для студии, возглавляемой новичками в игровой индустрии. Но Sierra On-Line была очень заинтересована изданием 3D-Action, особенно созданного на основе движка Quake, и быстро взяла Valve под своё крыло.
Оригинальным названием Half-Life было Quiver (рус. Дрожь). Quiver представляла собой историю про Ивана Космобайкера, который попал в космическую военную лабораторию, захваченную инопланетянами, и вынужден был обороняться, чтобы выжить. Эта идея была вдохновлена романом Стивена Кинга «Туман» (The Mist). Гейб Ньюэлл объяснял в интервью, что название «Half-Life» было выбрано потому, что оно подходило под общую картину игры, не являлось клише и имело свой символ — греческую букву λ (лямбда), обозначающую константу в уравнениях радиоактивного полураспада (half-life). Впрочем, одним из вариантов названия также было «Half-Death»(«Полусмерть», по аналогии с half-life, которая буквально означает «Полужизнь»).
Все карты, представленные в игре, сначала рисовались на бумаге группой дизайнеров, программистов и аниматоров, задачей которых было сделать интересные уровни, и при этом в полную силу использовать все доступные Valve технологии.
Первоначально охранники и учёные, работавшие в исследовательском центре «Чёрная Меза», где происходит действие игры, должны были быть противниками игрока. Разработчик AI Стив Бонд использовал их для проведения экспериментов над командным поведением врагов. Он заставлял охранников следовать за игроком, вместо того чтобы с ним сражаться, — так было легко проверять их способности к навигации в пространстве. Однако разработчикам так понравилась необычная для того времени идея с союзниками игрока, что в результате роль Фримена была изменена, а сама игра подверглась полной переработке.
Впервые Half-Life была продемонстрирована публично в 1997 году на всемирной игровой выставке E3. Half-Life стала настоящим хитом выставки. Система анимации и игровой AI для того времени казались чем-то невероятным.
В августе 1997 года Valve наняла писателя-фантаста Марка Лэйдлоу, известного по романам «Kalifornia» и «The 37th Mandala», для работы над сюжетом и персонажами игры. Half-Life первоначально предполагалось выпустить в конце 1997 года ради конкуренции с Quake II, но тогда Valve решила, что игра ещё не готова к выпуску.
В 2003 году в разделе Making Of… журнала Edge Гейб Ньюэлл затронул тему трудностей, связанных с дизайном уровней на раннем этапе разработки игры. Дизайнерами постоянно собирался уровень, включающий в себя все оружие, всех врагов, скриптовые сцены. Этот единственный уровень вдохновлял студию для продолжения работы над игрой, поскольку разработчики видели плод своих трудов и могли чувствовать, как далеко они продвинулись. В результате, студия полностью закончила доработку AI и все уровни в год выхода игры. На Е3'98 Half-Life получила награды от игровых критиков как «Лучшая РС игра» и «Лучшая action-игра». Дата выхода ещё несколько раз переносилась, пока, наконец, игра не вышла в ноябре 1998 года.