『エージェント・カーター』は2015年1月6日にアメリカ合衆国のABCとカナダのCTVにより第1話と第2話が2時間続けて放送された。ニュージーランドでは2015年2月11日にTV2で放送が始まった。2014年10月、イギリスで『エージェント・オブ・シールド』を放送したチャンネル4は「現時点で『エージェント・カーター』の（放送）計画は無いと発表した。2015年6月、フォックスUKがイギリスでの放映権を獲得し、2015年7月12日よりシリーズの放送が始まった。
2015年1月、マーカスはシリーズがMCUの巨大な構想の中に置かれていることについて「あなたは本当に小さなヒントの一部とつながりを落とす必要があるだけだ。あなたは『ハワード・スタークがトニーと同じパンツをはいている』と気にする必要はない。すべては、そのすべてがつながったという知識によってちょうど強化される」と述べた。第1シーズンではドッティ・アンダーウッドの回想という形で後にスカーレット・ヨハンソンがMCU作品で演じるナターシャ・ロマノフが育ったレッドルームとブラック・ウィドウ・プログラムのオリジンが描かれたが、「ブラック・ウィドウ」という単語はシリーズ中では使われず、ナターシャとドッティの関係性も触れられなかった。また、セバスチャン・スタンがMCU作品で演じるウィンター・ソルジャーのオリジンにも触れられており、マインドコントロールの技術を持つファウスタスに近づくゾラが描かれている。その後、2019年公開の『アベンジャーズ/エンドゲーム』でジェームズ・ダーシー演じるジャービスが登場した。
シリーズの視覚効果スーパーバイザーにはワンショットと同じくシーナ・デュガルが起用され、インダストリアル・ライト&マジック（ILM）とベースFXが視覚効果を作り上げた。ILMによる作業はシリーズの背景の作成であり、マットペインティングも使われ、1940年代のニューヨークが描かれた。DネグTVもまた視覚効果を作り上げ、ILMは彼らとベースを調整して「シームレスなワークフロー」を維持する。第1シーズンでは1038の視覚効果ショットが存在し、作業完了のために複数のエピソードが同時にポストプロダクションを行った。
撮影は2014年9月下旬、もしくは10月上旬にロサンゼルスで始まり、2015年1月20日に完了した。撮影監督のガブリエル・ベリスタインはワンショットからの続投であり、1940年代の古典映画の感触を再現し、また一方で最新技術の利便性と一貫性も考慮したため、最新のデジタル技術と旧来のアナログ技術を組合わて使った。ベリスタインはアリ・アレクサのデジタルカメラにライカレンズとシルクストッキングの拡散ネットを組み合わせて使い、後者に関して彼は「私は1980年代にイギリスのビデオやコマーシャルで最後に使った。私はそれらが非常に素晴らしかったことを思い出した。ライカレンズとの組み合わせにより外観はとても古典的で、とれても1940年代の映画的だ。それを見たとき私は「これは完全にマーベルだ」と言い、（ルイス・デスポジートは）賛成した」と振り返った。シリーズの照明に関してもベリスタインは最新と旧来の技術と合わせて使い、古典的なハリウッドの証明を再現するためにLEDフィクスチャを使った。彼はアトウェルに対する照明を「ローレン・バコールとグレース・ケリーを照らした偉大な撮影技師たちへのオマージュ」と称した。
従来、やまぐも型（37DDK）以降の護衛艦においては、ソナーの装備要領の関係から大型のバウ・ドームが設置され、これに伴って主錨1個を艦首に格納する方式としていた。これに対して、本型のソナーはハル・ドームとされたため、艦首の左右両舷に主錨を格納するオーソドックスなデザインに戻った。このため、やまぐも型などのバウ・ドーム設置艦から転属した乗員には戸惑うものが多かった。船型としては、いすず型（34DE）以来の遮浪甲板型を基本としつつ、ヘリコプター甲板とミサイル発射機の位置関係や重心降下策の都合から、船体最後部の7.5メートルを甲板1層分下げた長船首楼型が採用された。この結果、後部甲板は三段形式となり、かなり変わったラインとなっている。後甲板と艦内の第2甲板との連接部の通路は、ドアを2重構造として海水の艦内侵入を防止する構造としたものの、実際にはあまり効果がなく、常に濡れている床面は乗員を悩ませた。また特に後甲板は波に洗われることが多く、係留装置などの装備品の流失防止や、海水による腐食防止などに悩まされることになった。水線下の船型はおおむね「あまつかぜ」（35DDG）と類似している。対潜戦のパッシブ戦への移行に対応し、水中放射雑音を遮蔽するため、3番艦以降では船体にマスカー、プロペラにプレーリーが装備され、マスカーは後に1・2番艦にもバックフィットされた。ただしこのシステムの作動に必要な圧縮空気をコンプレッサーで発生させる方式としたため、このコンプレッサーの雑音のせいでトータルの雑音が低減されないという問題が生じた。また航空機の搭載に伴いフィンスタビライザーも搭載されているほか、洋上補給においてドライカーゴを受給するためのスライディング・パッドアイなど、艤装品にも多くの新装備が導入された。フィンスタビライザーは、当初はイギリスのヴォスパー社製のものだったが、昭和56年度計画の8番艦「やまゆき」搭載分より、三菱重工業でのライセンス生産に移行した。前期建造艦においては、大綱に定められた単年度会計における単艦の建造費の圧縮の必要性から、排水量低減のため、艦橋構造やマスト、煙突や格納庫など上部構造物の相当部分にアルミニウム合金が使用されている。ただしアルミ合金は熱伝導率が高く、日射熱による電子機器への悪影響が指摘されたほか、1975年の米巡洋艦「ベルナップ」の衝突事故の教訓もあり、56DDからはアルミ合金の使用は中止され、船体構造はすべて鋼製とされた。これに伴う重心降下策として、船底に相当量のバラストが設置されたこともあり、同艦以降では基準排水量は100トンの増加を見ている。搭載艇は、DDとして初めてカッターを廃止し、格納庫両舷の重力式ダビットに7.9メートル内火艇2隻を搭載した。