Сирша Ронан рассматривалась на роль Ванды Максимофф. Фильм был назван в честь серии комиксов Marvel «Эра Альтрона» 2013-го года. Однако Кевин Файги рассказал, что конкретно этот комикс не будет использоваться в качестве сюжетной линии. Джосс Уидон описал этот фильм так: «Он меньше. Более личный. В нём больше боли. Будут показаны новые события, которые должны произойти с героями, а не просто переигровка того, что было в первой части. Основная тема фильма будет абсолютно новой». При создании «Мстители: Эра Альтрона» Джосс Уидон черпал вдохновение из фильмов «Крестный отец 2» (1974) и «Звездные войны: Эпизод 5 — Империя наносит ответный удар» (1980). В роли Альтрона Джосс Уидон с самого начала видел только Джеймса Спэйдера из-за его «гипнотического голоса, который может быть устрашающе спокойным и убедительным, и в то же время простым и смешным». Появление среди героев фильма Ртути вызвало активную дискуссию по поводу появления этого персонажа в фильме «Люди Икс: Дни минувшего будущего» (2014). Ранее обсуждалось присутствие Ртути в фильмах «Люди Икс: Последняя битва» (2006) и в «Мстители» (2012), но, из-за сложностей с правами на персонаж Ртути, он так и не появился в этих фильмах. В мае 2013-го года студии Marvel и Fox Studio урегулировали все правовые вопросы, и было решено, что Ртуть появится и в фильме «Мстители: Эра Альтрона» (2015) и в «Люди Икс: Дни минувшего будущего» (2014). Хью Джекман выражал свою заинтересованность в появлении в этом проекте, он сказал, что хотел бы посмотреть как его персонаж, Росомаха, выглядел бы по сравнению с Тони Старком. Скарлетт Йоханссон была беременна во время съемок этого фильма, поэтому все сцены с ее участием были отсняты в кратчайшие сроки, пока еще не было заметно, что она в положении. Также были задействованы три дублерши, что вызвало большую путаницу среди других актеров, так как, по их словам, все дублерши были невероятно похожи на Йоханссон. Крис Эванс рассказал, что дошло до того, что он здоровался и начинал разговор с одной из них и только в процессе беседы понимал, что перед ним не Йоханссон. Линдси Лохан пыталась попасть на прослушивание на роль Ванды Максимофф. Аарон Тейлор-Джонсон и Элизабет Олсен сыграли мужа и жену в фильме «Годзилла» (2014), а в этом фильме брата и сестру. Халк обновил гардероб штанами в обтяжку, которые носит под обычной одеждой. Теперь-то Бэннер не попадет в неловкую ситуацию, оказавшись полуголым после того как перевоплощение в Халка превратит всю его одежду в лохмотья. Новые штаны, сделанные из высокопрочной ткани из микроволокна, растягиваются по мере превращения Бэннера в Халка. Уникальным съемочным оборудованием на съемках эпизодов в Сеуле стали дроны и машины на дистанционном управлении, которые позволили снимать сцены с невероятных ракурсов, недоступных ни операторам, ни вертолетам. Продюсеры пригласили на съемки специалистов из Южной Кореи: победителя национального корейского чемпионата по пилотированию дронов Ментру Па и победителя национального корейского чемпионата по дистанционным автогонкам Пака Мин Ке. Поскольку по сценарию Альтрон около 2,5 метров ростом, Джеймсу Спэйдеру приходилось носить антенноподобное приспособление, сделанное из толстой проволоки с двумя красными шарами, прикрепленными к верхней его части, которые находились на высоте 1 метра над его головой. Это было сделано для того, чтобы другие актеры могли ориентироваться на эти шары, как на глаза Альтрона. Элизабет Олсен сказала, что на самом деле эта конструкция сильно отвлекала, и инстинктивно она все равно смотрела на актера, а не на «глаза Альтрона». В такие моменты Аарон Тейлор-Джонсон постоянно подшучивал над ней. Чтобы заставить ее смотреть в нужном направлении, он кричал: «Красные шары! Посмотри на его шары, Лиззи!» Трейлер фильма был просмотрен 34 миллиона раз на YouTube за первые 24 часа, тем самым был побит рекорд, который ранее принадлежал трейлеру фильма «Железный человек 3» (2013). В первый съемочный день Джеймса Спэйдера другие актеры были настолько сильно впечатлены его игрой, что после первого дубля они все зааплодировали ему. В первом трейлере Альтрон произносит фразу «No Strings On Me» («Свободен ото всех цепей») — это цитата из песни «I've Got No Strings» из мультфильма «Пиноккио» (1940). Аарона Тейлора-Джонсона попросили сбросить вес для его роли, потому что он выглядел слишком мускулистым. У Джосса Уидона ушел целый год на то, чтобы убедить Аарона Тейлора-Джонсона сыграть роль Ртути. Компания «Industrial Light & Magic» разработала для этого фильма новую систему захвата движения, которая называется «Muse». Как только Элизабет Олсен и Аарон Тейлор-Джонсон узнали, что их роли будут основаны на персонажах из комиксов «Marvel Ultimates», они оба в целях подготовки прочитали каждый номер этой серии комиксов. В этом фильме больше спецэффектов (3000), чем в любом из предыдущих фильмов Marvel. Ранее наибольшее количество спецэффектов (2750) было в фильме «Стражи Галактики» (2014). По словам композитора Брайана Тайлера музыкальное сопровождение фильма является данью уважения работам композитора Джона Уильямса, в частности в таких фильмах как: «Индиана Джонс: В поисках утраченного ковчега» (1981), «Звездные войны: Эпизод 4 – Новая надежда» (1977) и «Супермен» (1978). Съемки фильма проходили в Южной Африке, Англии, Италии и Южной Корее. Саша Питерс рассматривалась на роль Алой ведьмы. В ранних версиях сценария описывалось, что Альтрон был создан правительством, чтобы избавиться от необходимости в Мстителях, но Альтрон восстал против своих создателей, и тогда Мстителям пришлось вновь объединиться, чтобы остановить его. Однако в итоге сценарий изменили. Чтобы избежать излишнего внимания и утечки информации во время съемок проект носил название «After Party». Лук Соколиного глаза в Эре Альтрона изменил свой дизайн, в первом фильме лук был черного цвета, а во второй части стал темно-бордовым. Так же у него появились инфракрасный и звуковой прицелы. Декорация Башни Мстителей на момент выхода фильма стала самой большой декорацией из когда-либо построенных для фильмов MARVEL. Джосс Уидон решил снять в фильме Ртуть и Алую ведьму, потому что ему показалось, что их способности будут отлично смотреться в фильме: «Их способности визуально очень интересны… У Ртути есть суперскорость, у Алой ведьмы заклинания и телекинез. Эти способности отличаются от способностей героев первого фильма, и потому придадут второй части свежих ощущений». В комиксах Альтрон был создан доктором Хэнком Пимом (Человек-муравей). В этом фильме Альтрон является тайным проектом Тони Старка. Камео Стэна Ли: ветеран на вечеринке у Тони Старка. Соколиный Глаз, он же Клинт Бартон, назвал своего сына Натаниэль Пьетро Бартон в честь персонажа Ртути/Пьетро Максимофф который спас его в битве с Альтроном. В конце фильма Наташа Романофф видит сына Бартона у себя на телефоне, на нем одежда с надписью «Nathaniel Pietro Barton».