• Фильм основан на серии комиксов Джо Саймона и Джека Кирби.
• Хотя авторы фильма утверждают, что по минимуму использовали компьютерную графику, за спецэффекты отвечали пять графических студий.
• Энтони Маки был недоволен современным видом костюма своего персонажа (Сокол). Он хотел костюм из красного спандекса, как у его персонажа в комиксах.
• Новый костюм Капитана взят из комиксов. Там он носил подобный, когда занимал должность директора организации Щ.И.Т.
• Кевин Файги описал этот фильм как «политический триллер 1970-х, замаскированный под супергеройское кино».
• Энтони Маки описал этот фильм как «Мстители: Часть 1,5».
• Жорж Ст. Пьер, который играет Батрока Прыгуна, являлся чемпионом UFC в полусреднем весе (с 2007 по 2013 год).
• Авторами саундтрека к трейлеру фильма стали российские композиторы Александр Соколов, участник группы «I am waiting for you last summer», и Антон Новосельцев.
• Для добавления реалистичности фильм снимался на портативную камеру.
• Изначально в сценарии не было Зимнего Солдата. Продюсеры хотели сохранить этого персонажа для будущих фильмов серии. Но в итоге Кевин Файги принял решение добавить его в этот фильм.
• При создании фильма режиссеры Энтони Руссо и Джо Руссо черпали вдохновение из фильма «Три дня Кондора» (1975).
• Съемки фильма начались 1 апреля 2013 года на студии Manhattan Beach Studios. Первой снимали сцену нападения в лифте.
• 13 мая 2013 года съемочная группа прибыла в Вашингтон. Там проходили съемки сцены, в которых Стив Роджерс, Черная Вдова и Сокол снимались на фоне самых известных достопримечательностей столицы США, включая монумент Джефферсона, монумент Линкольна, Национальный музей авиации и космонавтики, Капитолий, Национальная аллея, ресторан «Оксиденталь» в отеле «Willard», район Дюпон-серкл и мост Теодора Рузвельта, который впервые в истории был перекрыт для проведения съемок полнометражного фильма.
• В рамках подготовки к съемкам Энтони Маки не участвовал в каких бы то ни было тренировках по скайдайвингу. Однако он поддерживал режим, который прописывали всем пилотам реактивных самолетов.
• Съемка батальной сцены на борту массивного судна под названием «Лемурианская Звезда» проходила на борту настоящего ракетоносца, пришвартованного в порту Лонг Бич, штат Калифорния.
• Съемки самой масштабной боевой сцены фильма проходили на улицах Кливленда и велись двумя полноценными съемочными группами. Для этого многие улицы потребовалось перекрыть, включая проезд к Кливлендскому мемориалу – одну из главных магистралей страны. Съемочные группы работали на протяжении трех недель в самый разгар летнего туристического сезона. Чтобы убедить чиновников Кливленда дать разрешение на съемки в этот период создателям фильма пришлось заручиться поддержкой огромного количества людей, в том числе мэра, губернатора и главы исполнительной власти округа.
• Во избежание утечки информации и возможных спойлеров фильму дали рабочее название «Морозный ожог» (Freezer Burn).
• В российской театральной версии фильма, в сцене, где Стив Роджерс достает блокнот со списком знаменательных вещей, в нем можно увидеть «Звездные войны», «Рокки» (1976) и «Москва слезам не верит» (1979). Также в списке отмечены Владимир Высоцкий, Юрий Гагарин и развал СССР. Аналогично для каждой крупной страны или региона (США, Великобритании, Испании, Франции, Австралии, Германии, Италии, Бразилии, Латинской Америки, России и Кореи в частности) была создана своя первая половина списка, включающая наиболее знаковые произведения кинематографа и события в обществе для этой страны. Пункты для списка выбирались голосованием в каждом конкретном регионе. Однако, на цифровые носители вышел унифицированный вариант из американской прокатной версии.
• Съемки проходили в Калифорнии, Вашингтоне и Кливленде. Они начались в апреле 2013 года, а закончились в июле.
• Анна Кендрик, Фелисити Джонс, Имоджен Путс, Тереза Палмер, Элисон Бри, Эмилия Кларк, Мэри Элизабет Уинстэд, Элизабет Олсен и Джессика Браун-Финдли рассматривались на роль Шэрон Картер.
• Когда Капитан допрашивает Джаспера Ситуэлла, тот упоминает Стивена Стрэнджа, это является отсылкой к герою комиксов — Доктору Стрэнджу.
• Удаленная сцена из фильма «Мстители» (2012), где Стив узнает, что случилось с его отрядом и Пегги Картер, была включена в этот фильм.
• Сцена, где Капитан Америка прыгает с самолета без парашюта, очевидно, является отсылкой к аналогичной сцене из первого выпуска комикса серии The Ultimates.
• В рамках подготовки к своей роли Зимнего солдата Себастьян Стэн прошел через пять месяцев физических тренировок и исторических исследований. Он подробно изучал период холодной войны и тему промывания мозгов. Также он целыми днями отрабатывал движения с пластиковым ножом, чтобы на экране они выглядели более естественными.
• Режиссер картины Джо Руссо появился в фильме в роли врача, спасающего Черную Вдову от потери крови.
• На надгробной доске директора Ника Фьюри, которого сыграл Сэмюэл Л. Джексон, помимо имени и фамилии также видна эпитафия «Путь праведника: Иезекииль 25:17». Именно этот стих произносил персонаж Сэмюэля Л. Джексона в фильме «Криминальное чтиво» (1994).
• В квартире Капитана Америки на полке можно заметить книгу Джорджа Буша.
• Чтобы добраться до секретной базы агентства Щ.И.Т. Капитан Америка спускается в лифте на глубину в десятки футов. Однако когда появляется враг, герои проделывают тот же путь быстрее, спускаясь при этом на гораздо меньшую глубину.
• Щит Капитана Америки поглощает все вибрации, соответственно не может звенеть или издавать любые другие звуки, так как звук — это вибрация.
• «Тетродотоксин б» (вещество, которое замедлило сердцебиение Фьюри) — яд рыбы фугу. Он для организма смертелен и для подобных целей не используется.
• Истребители ЩИТа — самые современные в своем роде. Но один парень с малым количеством гранат взрывает весь авиапарк ЩИТа за 3 минуты.
• На 63 минуте фильма компьютерная проекция доктора Зола говорит, что Наташа Романофф родилась в 1984 году. Далее в фильме, на 71 минуте героиня Йоханссон заявляет, что похоже она "променяла КГБ на "Гидру". Комитет государственной безопасности СССР существовал с 1954 по 1991 годы, а это значит, что Наташа Романофф состояла в этой организации будучи еще совсем ребенком.