012年8月21日，《纽约邮报》透露，本片的制作人目前把安娜·姬妲妮、伊莫珍·波茨以及费莉丝蒂·琼斯三人列爲本片头号女主角的候选人。2012年10月3日，电影公司正为《美国队长》续集选女主角，据悉目前为止有五名候选人，其中一人是美剧《权力游戏》女星艾美莉·克拉克。2013年4月3日，罗拔·烈福宣佈参演，将饰演神盾局一名资深探员。2013年4月14日，「美国队长2」在洛杉矶正式开始拍摄工作。首张剧照也曝光，照片中队长背着盾牌站在「神盾局」logo前。2013年4月24日，史嘉蕾·乔韩森现身洛杉矶片场拍摄《