Chris McKenna, który pracował z braćmi Russo przy serialu Community, dopisał elementy humorystyczne do scenariusza.
W marcu 2012 roku ujawniono, że wśród kandydatów na stanowisko reżysera filmu znaleźli się: George Nolfi, F. Gary Gray i bracia Anthony i Joe Russo. Studio wyznaczyło również datę amerykańskiej premiery filmu na 4 kwietnia 2014 roku. W czerwcu poinformowano, że bracia Russo zajmą się reżyserią. W lipcu poinformowano, że film będzie nosił tytuł .
Casting We wrześniu 2011 roku Chris Evans potwierdził, że ponownie zagra Kapitana Amerykę w sequelu. W czerwcu 2012 roku poinformowano, że Samuel L. Jackson powróci jako Nick Fury. W lipcu Anthony Mackie rozpoczął negocjacje ze studiem w sprawie roli Sama Wilsona / Falcona; podano także do wiadomości, że Sebastian Stan ponownie zagra Bucky’ego Barnesa. W październiku ujawniono, że Emilia Clarke, Jessica Brown Findlay, Teresa Palmer, Imogen Poots i Alison Brie brane są pod uwagę do roli nowej ukochanej Rogersa. Pojawiły się wówczas także informacje, że Scarlett Johansson powtórzy swoją rolę z innych produkcji franczyzy jako Natasha Romanoff / Czarna Wdowa. W tym samym miesiącu do obsady dołączyli Frank Grillo jako Brock Rumlow i Cobie Smulders jako Maria Hill.