Il 24 maggio, a Nation fu commissionata la scrittura di una storia in sei parti genericamente intitolata "The Daleks". Due giorni dopo, si tenne una riunione del BBC Programme Review Board per discutere, tra le altre cose, di The Chase. Il responsabile dei programmi della BBC Television, Huw Wheldon, suggerì di massimizzare le apparizioni dei Dalek in Doctor Who. (A quanto pare, ciò avvenne su consiglio di sua suocera, che Wheldon considerava rappresentativa dello spettatore medio.) Wheldon fu sostenuto da Kenneth Adam, il direttore televisivo, che suggerì di estendere la durata della prossima serie sui Dalek a tredici episodi. Il responsabile della sezione drammatica Sydney Newman accettò di trasmettere questo messaggio a Lambert, tramite il responsabile delle serie Donald Wilson.

In una risposta del 28 maggio a Wilson, Lambert osservò che un ostacolo fondamentale era la disponibilità di Nation, a causa dei suoi impegni come supervisore alla sceneggiatura di The Baron. Suggerì che sarebbe stato possibile raddoppiare la durata della prossima serie sui Dalek a dodici episodi, se lo story editor uscente di Doctor Who Dennis Spooner – che si stava unendo a Nation in The Baron – avesse ricevuto l'incarico di scrivere gli ultimi sei episodi, sulla base di una bozza di Nation. La proposta fu ritenuta accettabile, e così Spooner e Nation furono formalmente incaricati rispettivamente il 5 e il 16 luglio. Lo sviluppo fu accolto con una certa delusione dal nuovo story editor Donald Tosh, poiché la lunghezza e i tempi dell'epopea sui Dalek gli avrebbero impedito di lavorare con scrittori come Hugh Whitemore (un drammaturgo che aveva anche collaborato a serie come Compact) e Alex Miller (che aveva scritto un episodio di No Hiding Place ).

La bozza originale di Nation, senza titolo, differiva dal prodotto finito sotto numerosi aspetti. L'ambientazione era l'anno 1.000.000 d.C. e i Dalek avevano stabilito la loro base sul pianeta Varga. Lo "007 dello spazio" incontrato dal Dottore si chiamava Brett Walton, il Presidente del Sistema Solare era Banhoong e l'amico traditore di Brett sulla Terra si chiamava semplicemente Tom. Fu l'arrivo dei Dalek sul "Pianeta del Diavolo" (in seguito ribattezzato Desperus) a distrarre sufficientemente i detenuti da permettere al Dottore e ai suoi amici di fuggire, e non si faceva menzione di criminali infiltrati nell'astronave. Tom scelse di non tradire il gruppo del Dottore e fu assassinato dai Dalek per averli aiutati a fuggire sul "Pianeta delle Nebbie" (in seguito chiamato Mira). Il ritorno del Dottore e dei suoi compagni su Varga avvenne all'inizio dell'episodio 10. Le sequenze ambientate a Mira e nell'antico Egitto si ispirano alle idee prese in considerazione per The Chase.

Un fattore significativo di cui la narrazione di Nation ha dovuto tenere conto è stata la programmazione della settima parte il giorno di Natale. Poiché molti spettatori non avrebbero potuto – o non avrebbero voluto – sintonizzarsi quel giorno, si è deciso che la puntata sarebbe dovuta essere un intermezzo comico con poco a che fare con la trama principale. Ricordando che lo scrittore di Z Cars, Keith Dewhurst, aveva rifiutato la sua offerta di scrivere per Doctor Who, Tosh ha suggerito che parte della trama potesse essere una parodia del popolare dramma poliziesco della BBC. Nation e Spooner hanno concordato di scambiarsi i compiti per la sesta e la settima parte, consentendo a Nation di affrontare l'episodio di Natale.

All'inizio dell'estate, Lambert cedette le redini di Doctor Who al nuovo produttore John Wiles. Wiles, come Tosh, non era contento di aver ereditato la storia sconclusionata dei Dalek. Pensò di dimettersi a causa di quella che riteneva un'imposizione da parte dei vertici della BBC, in contrasto con la sua visione di Doctor Who, ma Tosh lo convinse a rimanere. Wiles riuscì a ottenere 3000 sterline in più per la serie dopo essersi lamentato del fatto che l'epopea sarebbe stata molto costosa da realizzare; questo raddoppiò di fatto il budget dei primi due episodi. Wiles e Tosh speravano che la nuova storia avrebbe permesso ai Dalek di essere definitivamente ritirati.

Nation iniziò a scrivere le sue sceneggiature per la squadra di accompagnatori formata da Vicki e Steven Taylor. Verso la fine dell'estate, tuttavia, venne informato che Vicki sarebbe stata eliminata da Doctor Who nella serie precedente, The Myth Makers, per essere sostituita dalla fanciulla troiana Katarina. Tuttavia, Wiles e Tosh avevano concluso che Katarina non era adatta come accompagnatrice permanente, e così a Nation fu chiesto di eliminarla nel quarto capitolo della storia dei Dalek. Nello stesso episodio, gli fu chiesto di introdurre un nuovo personaggio che potesse ricoprire il ruolo di accompagnatrice femminile, almeno per il resto della serie.

A tal fine, Nation sviluppò Sara Kingdom, immaginandola come una donna moderna e aggressiva, sulla falsariga di Cathy Gale, il personaggio interpretato da Honor Blackman in The Avengers. Sara era stata originariamente concepita come l'amante di Brett Walton, ma in seguito i due vennero resi fratelli. A quanto pare Wiles e Tosh avevano pensato di mantenere Sara anche oltre la serie sui Dalek, ma presto ci ripensarono e decisero di farla morire al culmine della storia.

Durante lo sviluppo delle sceneggiature, furono apportate diverse altre modifiche. Banhoong divenne Mavick (in seguito, Mavic) Chen. Gli abitanti del Pianeta delle Nebbie furono inizialmente chiamati Visilens; il loro nome finale, "Visiani", era talvolta scritto "Visioni". I Technix erano originariamente chiamati Tecnocrati. Varga fu ribattezzata Kemble e poi Kembel, sebbene il nome "Varga" sarebbe stato mantenuto per la vita vegetale assassina dei Dalek. L'ambientazione fu anticipata all'anno 4000 d.C. Alla serie furono attribuiti diversi titoli; dopo essere stata brevemente chiamata "Battle Of Wits", divenne infine The Daleks' Master Plan.

Con il passare dell'estate, Nation si concentrò sempre di più su The Baron. Secondo Tosh, tutte le sceneggiature di Nation erano significativamente troppo corte quando furono presentate, sebbene la documentazione dell'epoca suggerisca che si tratti di un'esagerazione. In particolare, Tosh sosteneva che l'episodio di Natale originariamente durasse meno della metà di una tipica sceneggiatura di Doctor Who; tra le sue revisioni c'era il finale, che nella versione di Nation prevedeva che il Dottore inventasse la routine della torta alla crema in faccia resa famosa dai film muti.

Spooner, nel frattempo, decise di arricchire il segmento egiziano dell'avventura reintroducendo il Monaco. Aveva creato l'intrigante viaggiatore del tempo per The Time Meddler della stagione precedente, e l'attore Peter Butterworth aveva fatto sapere di essere desideroso di riprendere il personaggio. Il Monaco sarebbe apparso dall'ottava alla decima parte di The Daleks' Master Plan, ritardando il ritorno del Dottore a Kembel fino all'undicesima puntata. Spooner cercò ispirazione nella storia per i nomi dei suoi personaggi egiziani. Tra questi c'erano Khepren (da Chefren o Khafre, costruttore della seconda delle Grandi Piramidi di Giza), Hyksos (una tribù semitico-asiatica che invase l'Egitto intorno al XVII secolo a.C.; il personaggio si chiamava originariamente Cerinus) e Tuthmos (da Tuthmosis o Thutmose, nome condiviso da quattro re egizi).

Sebbene si fosse valutata l'assunzione di due registi per The Daleks' Master Plan, la mastodontica serie fu infine affidata al solo Douglas Camfield. Di recente si era occupato di The Time Meddler. Camfield e Wiles rifletterono a lungo sull'ambientazione futuristica dell'avventura e sull'effetto che questa avrebbe potuto avere sui nomi di persone e luoghi. Wiles chiese a Nation di modificare le sceneggiature di conseguenza; Nation acconsentì, chiedendo solo che Mavic Chen e Sara Kingdom rimanessero invariati. La serie vide quindi il cambio di Brett Walton in Bret Vyon, Kurt Gantry in Kert Gantry, Reinmal in Roald, Gilson (originariamente maschio) in Lizan, Kirkland in Kirksen, Breton in Bors, Wingate in Garge, Carlton in Karlton, Barker in Borkar, Tom in Dexter e poi Daxtar, Frayn in Froyn e Bosworth in Rhynmal. Allo stesso modo, New Washington fu cambiata in Communications Centre Earth. C'era anche il timore che William Hartnell potesse avere difficoltà a pronunciare "vitaranium", il nome coniato da Nation per la sostanza cruciale rubata dal Dottore. Dopo che VX2 e vita furono rifiutati (quest'ultimo perché Wiles temeva che suonasse troppo come "vitamina"), si decise di eliminare semplicemente la prima sillaba e usare il termine taranium.

L'8 settembre, il ruolo di Bret Vyon è andato a Nicholas Courtney. All'inizio dell'anno, Courtney era stato candidato per interpretare Re Riccardo in The Crusade, sempre diretto da Camfield, e il regista non lo aveva dimenticato. Qualche anno dopo, Camfield avrebbe riportato Courtney in Doctor Who in un ruolo che sarebbe diventato uno dei più amati e duraturi nella storia del programma: il generale di brigata Lethbridge-Stewart. Intorno al 14 settembre, Camfield scelse Jean Marsh, che aveva interpretato la sorella di Riccardo, Joanna, nella stessa serie, per il ruolo di Sara Kingdom. Marsh fu presentata alla stampa durante un photocall il 4 dicembre.

Una delle concessioni ottenute per il Master Plan dei Dalek fu un ritardo di una settimana all'inizio delle registrazioni in studio, che permise alla squadra di Camfield di trascorrere due settimane, anziché una, presso i BBC Television Film Studios di Ealing, Londra. I rivestimenti dei Dalek disponibili per questa serie erano gli stessi quattro utilizzati in Mission To The Unknown. Tra i lavori completati il primo giorno, il 27 settembre, c'era la scena della morte di Katarina – ironicamente, la prima interpretazione di Adrienne Hill per Doctor Who. Il giorno successivo, Jean Marsh si unì alla produzione, principalmente per lavorare sulla scena di combattimento con gli egiziani. Le sequenze degli effetti speciali che coinvolgevano i Visiani furono il momento clou delle riprese del 28, mentre il giorno seguente si concentrò sull'attivazione del distruttore temporale nell'episodio finale. La prima settimana a Ealing si concluse poi il 1° ottobre, che si concentrò principalmente sui Dalek che bruciavano la giungla su Kembel.

Dopo il fine settimana, le riprese ripresero il 4 e 5 ottobre con la battaglia tra i Dalek e gli Egiziani. Il resto del lavoro a Ealing consistette in gran parte in riprese di modelli, completate dal 6 all'8. Sfortunatamente, il programma delle riprese subì diversi ritardi, spesso dovuti a problemi con gli oggetti di scena e i modelli costruiti dalla ditta freelance Shawcraft Models. La Shawcraft informò Wiles che non potevano più gestire tutto il lavoro associato a Doctor Who e indicò che non avrebbero disdegnato la sua suddivisione tra diverse aziende. Tra le riprese di modelli non completate a Ealing c'erano quelle del vulcano su Tigus. Originariamente costruito dalla Shawcraft, era fuori scala rispetto al TARDIS in miniatura. Ulteriori tentativi furono fatti il 18 e il 21 ottobre, ma in entrambe le occasioni problemi con la ripresa al rallentatore ostacolarono la squadra di Camfield. Infine, le riprese furono completate con successo il 15 novembre.

Il Master Plan dei Dalek è stato registrato al BBC Television Centre di White City, Londra. Lo Studio 3 è stato il luogo in cui è stata girata la maggior parte degli episodi, ad eccezione del quinto e del sesto, che hanno utilizzato lo Studio 4. La prima parte, The Nightmare Begins, è stata registrata il 22 ottobre e la maggior parte della serie era programmata per venerdì consecutivi. A causa del ritardo di una settimana, Doctor Who registrava solo tre settimane prima della trasmissione. Il 25 ottobre, sono state scattate foto di un modello di TARDIS all'Hammersmith Park di Hammersmith, Londra; queste foto erano per la sequenza della partita di cricket in Volcano. Il quarto capitolo, The Traitors, è stato registrato il 12 novembre e ha segnato sia l'ultimo lavoro di Adrienne Hill in Doctor Who, sia il debutto di Jean Marsh nel ruolo di Sara Kingdom.

Il 19 novembre, lo stesso giorno in cui Counter Plot divenne il primo dei due episodi registrati su TC4, Wiles fu rimproverato dal capo progettista per la parte drammatica, Barry Learoyd, il quale riteneva che non fosse stato concesso abbastanza tempo per la consultazione tra il regista e lo scenografo. Per evitare questo problema in futuro, Learoyd suggerì che a nessun regista fosse consentito gestire più di sei episodi contemporaneamente. Nella sua risposta del 23 novembre, Wiles si mostrò comprensivo ed espresse la sua gratitudine al team di progettazione.

The Feast Of Steven è stato registrato il 3 dicembre. Camfield aveva contattato il produttore di Z Cars, David Rose, per ottenere il permesso di utilizzare il set della stazione di polizia del programma e di ingaggiare le star della serie Colin Welland (agente David Graham), Joseph Brady (agente "Jock" Weir), James Ellis (agente Bert Lynch) e Brian Blessed (agente "Fancy" Smith). Rose, tuttavia, ha rifiutato, esprimendo disagio all'idea che il suo dramma serio venisse associato a una farsa così leggera; i membri del cast in questione sarebbero stati anche impegnati con la nuova stagione di Z Cars durante la settimana in cui The Feast Of Steven sarebbe stato in produzione. Di conseguenza, Camfield ha deciso di ingaggiare nuovi attori per interpretare ruoli analoghi. Ha anche scelto sua moglie, Sheila Dunn, per interpretare l'eroina del cinema muto Blossom Lefavre.

Un elemento insolito di The Feast Of Steven fu il saluto natalizio del Dottore al pubblico a casa, che precedette immediatamente i titoli di coda. Wiles e Tosh non gradirono affatto questa rottura della "quarta parete" televisiva. In seguito avrebbero affermato che si trattava di un'improvvisazione non pianificata di Hartnell, ma la sua inclusione nella sceneggiatura di Camfield suggerisce il contrario. A causa delle festività, Doctor Who non era in studio venerdì 24 dicembre; questo avrebbe ridotto l'intervallo tra la registrazione e la trasmissione a sole due settimane. Il 27 dicembre, la troupe di Camfield tornò a Ealing per girare altre sequenze di effetti speciali che coinvolgevano il Distruttore del Tempo.

Durante la produzione di The Daleks' Master Plan, il già fragile rapporto tra Hartnell e Wiles degenerò ulteriormente, una situazione aggravata dal peggioramento delle condizioni di salute della star. Wiles era sempre più esasperato dalla tendenza di Hartnell a deviare dalle sue battute. Il temperamento volubile della star scatenò anche un breve sciopero della troupe, nato da una lite tra Hartnell e il suo costumista. Le cose peggiorarono a tal punto che, durante il mese di dicembre, diversi articoli di giornale affermarono che Hartnell avrebbe lasciato Doctor Who.

Tuttavia, all'inizio del 1966, fu Wiles a rassegnare le dimissioni. Mai del tutto a suo agio come produttore, si sentiva esausto a causa del programma estenuante impostogli dal Master Plan dei Dalek, ed era stanco delle continue battaglie con Hartnell. In effetti, Wiles aveva suggerito di introdurre un nuovo attore per interpretare il Dottore alla fine di The Celestial Toymaker, ma questo progetto fu respinto dal nuovo capo delle serie seriali Gerald Savory. Wiles sarebbe stato sostituito da Innes Lloyd; Lloyd accettò l'incarico con riluttanza, poiché nutriva scarso interesse per la fantascienza. Anche Tosh decise di lasciare Doctor Who, non solo per lealtà nei confronti di Wiles, ma anche perché era ansioso di cimentarsi in altro genere. Tosh sentiva anche che lui e Lloyd avevano visioni incompatibili per Doctor Who. Il successore di Tosh sarebbe stato Gerry Davis, che aveva chiesto di essere trasferito a una serie ambientata a Londra dopo un incarico su United!.

Nel frattempo, per ragioni sconosciute, il Dottore fu rimosso da gran parte del penultimo episodio, The Abandoned Planet, poco prima che andasse in onda. A Steven furono invece assegnate molte delle battute del Dottore, mentre le sue furono divise tra lui e Sara. Il Dottore scomparve poco dopo la materializzazione del TARDIS su Kembel, e riapparve improvvisamente nella base sotterranea dei Dalek verso l'inizio di Destruction Of Time. Furono un cast e una troupe esauste a registrare quest'ultimo episodio di The Daleks' Master Plan il 14 gennaio, ponendo finalmente fine al tortuoso programma di produzione. Quel giorno segnò anche la conclusione del breve incarico di Jean Marsh come companion di Doctor Who. Il personaggio di Sara Kingdom, nel frattempo, sarebbe stato ripreso da Nation per The Destroyers, la sceneggiatura pilota della sua mai realizzata serie TV sui Dalek.

Non meno di tre dei dodici episodi che compongono The Daleks' Master Plan sono stati trasmessi al di sotto della fascia oraria assegnata. Wiles ha affermato che la prima parte, The Nightmare Begins, è stata breve a causa della difficoltà incontrata nel sincronizzare con precisione le inquadrature degli effetti speciali. Ha indicato che la decima parte, Escape Switch, è stata abbreviata perché "un membro del cast" (presumibilmente Hartnell) aveva omesso alcuni dialoghi, sebbene questa affermazione non sia confermata dai copioni. Infine, ha osservato che la dodicesima parte, Destruction Of Time, ha dovuto essere tagliata quando alcune parti della scena della morte di Sara sono state ritenute inadatte al pubblico del programma.

La maggior parte degli episodi di The Daleks' Master Plan sono stati trasmessi come parte dello stesso palinsesto del sabato sera degli episodi recenti, dopo Juke Box Jury e un aggiornamento sulle notizie, e prima di The Munsters. Tuttavia, le malefatte di Herman Munster e del suo clan erano assenti il 13 novembre (quando andò in onda The Nightmare Begins) e furono rimosse dai palinsesti a partire dal 15 gennaio (quando andò in onda Escape Switch). Per queste quattro puntate, Doctor Who fu invece immediatamente seguito da Dixon Of Dock Green, che altrimenti andò in onda dopo The Munsters. Un'eccezione significativa fu il giorno di Natale del 1965, quando l'intero palinsesto di BBC1 fu - prevedibilmente - stravolto. Quel giorno, The Feast of Steven andò in onda in una fascia oraria successiva, alle 18:35. Fu preceduto dalla pantomima Mother Goose (con Jon Pertwee, il futuro Terzo Dottore, nel ruolo dello Scudiero), da un aggiornamento sulle notizie e da un appello di Val Doonican a nome delle unità di assistenza alla famiglia, e portò a Max Bygraves Meets The Black And White Minstrels.

Nel frattempo, la messa in onda dell'11 dicembre del quinto episodio, Counter Plot, attirò un'attenzione inaspettata. Diversi giorni dopo, Camfield fu contattato dall'ufficio di produzione del film di fantascienza di Stanley Kubrick, 2001: Odissea nello spazio, che sarebbe stato di lì a poco girato. Le richieste dei registi riguardavano le sequenze degli effetti speciali per l'episodio, in particolare i processi impiegati da Camfield per ottenere sia i corpi fluttuanti nello spazio sia l'effetto di "disseminazione molecolare".