Кастинг

После «Железного человека» и «Железного человека 2» у Роберта Дауни-младшего имелся контракт на появление ещё в нескольких фильмах компании Marvel Studios. Из обоих фильмов в «Мстители» также перекочевали Кларк Грегг, Скарлетт Йоханссон и Пол Беттани. Крис Хемсворт и Крис Эванс, которые также получили отдельные фильмы для своих героев, вернутся к ролям в этом фильме. Некоторые второстепенные персонажи из их фильмов также подтвердили своё участие в «Мстителях». В июне 2010 года был подписан контракт с Джереми Реннером, который исполнит в фильме роль Соколиного глаза.

Эдвард Нортон, исполнивший главную роль в фильме «Невероятный Халк», отказался от неё в этом фильме. Теперь роль Халка исполнит Марк Руффало, а его озвучкой, по традиции, займётся Лу Ферриньо.

Сэмюэл Л. Джексон подписал контракт с Marvel Studios на 9 фильмов с его участием, среди них и «Мстители». Дерек Люк, рассматривавшийся на роль агента Гейба Джонса, которого он уже исполнил в фильме «Первый мститель», сообщил, что его персонаж в фильме не появится.

Съёмки

Съёмки фильма начались 26 апреля 2011 года в Альбукерке, штат Нью-Мексико, а позже планируют переместиться в Кливленд, штат Огайо. На следующий день после начала съёмок, Пол Беттани подтвердил, что примет участие в фильме, снова озвучив Джарвиса, дворецкого Тони Старка. В мае 2011 года, Гвинет Пэлтроу сообщила, что возможно кратко появится в роли Пеппер Поттс, которую она уже исполняла в двух фильмах о Железном человеке. В том же месяце, Стэн Ли в своём Twitter-аккаунте подтвердил, что снова исполнит в фильме камео, только если «он будет сниматься не на Луне».

Маркетинг

На Licensing International Expo в Лас-Вегасе в середине июня, был представлен первый официальный концепт-постер фильма. На San Diego Comic-Con International 2011 был представлен первый тизер-постер фильма, а также концепт-арт фильма, подготовленный художником Райаном Мейнердингом, включающий в себя изображения Капитана Америки, Чёрной вдовы, Железного человека, а также Соколиного глаза, костюм которого был до этого времени неизвестен. Минутный тизер-трейлер фильма был включен в фильм «Первый мститель»: сцена после титров начинается коротким разговором Стива Роджерса и Ника Фьюри и перетекает в трейлер. Официальный трейлер фильма вышел 11 октября 2011 года.