アベンジャーズ/エイジ・オブ・ウルトロン
2013年4月時点で撮影は2014年初頭よりイングランドのシェパートン・スタジオで開始予定であった。『アイアンマン3』のハリウッド・プレミアにて、ウェドンは脚本の草案が完成し、ストーリーボードの作業が始まり、俳優たちと会っていることを明かした。また彼はコミックから「兄弟または姉妹の要素」が含まれることを明かした。ウェドンは後にそれらがクイックシルバーとスカーレット・ウィッチを指していることを明かし、『レイト・ナイト・ウィズ・ジミー・ファロン』に出演した際に彼は「私はそれらを読んで育ったという事実だけでなく、彼らの力は非常に視覚的に興味深いものだ。1作目で抱えていた問題の1つで、どのキャラクターも基本的にパンチの効いたパワーを有していた。(クイックシルバーは)超スピードを持ち、(スカーレット・ウィッチは)呪文と少々のテレキネシスを持ち、みんなの頭の中に入り込むことができる」と説明した。
2013年5月、ダウニーはマーベル・スタジオとの契約を延長し、本作及び『アベンジャーズ』の3作目でアイアンマン役を務めるための交渉を行った。同月、ケープタウン・フィルム・スタジオズの会長はマーベル・スタジオが南アフリカのケープタウンでの撮影に興味を示していると述べた。2013年6月までにアーロン・テイラー=ジョンソンはクイックシルバー役の交渉を行い、同年7月に報じられた。6月末、ダウニーは本作及び3本目の『アベンジャーズ』でアイアンマン役を務める契約を交わした。またマーベルは2014年3月に撮影を開始することを発表した。
2013年のコミコン・インターナショナルにてウェドンは本作が『Age of Ultron』と言うサブタイトルを有することを発表した。このようなサブタイトルであるにもかかわらず、本作は2013年のコミックミニシリーズ『Age of Ultron』には基づいていない。ファイギは「我々はいくつかのタイトルを思いついたが、毎月新しいコミックが登場し、それは素晴らしいタイトルだ。『Age Of Ultron』は素晴らしいタイトルだ。我々はいくつかの他の『Of Ultrons』を考えていたが、これがベストだった。だから我々はそのタイトルを借りたが、ストーリーは数十年に及ぶアベンジャーズのストーリーラインから取っている」と述べた。加えてウェドンは以下のように説明したこの続編では、ウルトロン誕生のストーリーを我々独自のバージョンで語ろうと思っているんだ。原作ではハンク・ピムがウルトロンを創ったから、多くの人は続編に登場すると思っているだろうけど違うんだ。映画では、基本的に使用可能な材料のみを原作コミックから起用するつもりさ。でも、いろいろと捨象しなきゃいけない要素はあるけどね。ウェドンはまたウルトロンの関与により映画がダークなトーンとなり、さらにホークアイとブラック・ウィドウが再登場することを明かした。本作のタイトルは、1作目の黒幕であったサノスがメインヴィランとなると予想していたファンを驚かせた。ウェドンはサノスの関与について尋ねられた際、「我々は地に足がついていなければならない。それはマーベル・ユニバースをクリックする、現実世界とそれらの関係の一部である。それはサイエンス・フィクションで、サノスにはその素がないわけではないが、サノスは次のヴィランであるというつもりはなかった。彼は常に悪と闇との君主である」と答えた。
2013年8月、クリス・エヴァンスは監督デビュー作『1:30 Train』の製作が終わった後にキャプテン・アメリカ役に復帰することが報じられた。同月末、サミュエル・L・ジャクソンがニック・フューリー役を続投することが報じられた。さらに同月、マーベル・スタジオがスカーレット・ウィッチ役としてエリザベス・オルセンとの交渉に入ったことが報じられた。同月末、マーベルはジェームズ・スペイダーがウルトロン役を務めることを発表した。
2013年9月、クリス・ヘムズワースとスカーレット・ヨハンソンがそれぞれソーとブラック・ウィドウ役で続投し、またヨハンソンは1月に撮影が始まることを明かした。また同月、その役柄のためにスペイダーの頭と身体のスキャンが行われた。2013年10月、サミュエル・L・ジャクソンはエリザベス・オルセンがスカーレット・ウィッチ役にキャスティングされたことを明かし、またテイラー=ジョンソンが2014年の『GODZILLA ゴジラ』のプロモーションのスケジュールとの調整後にクイックシルバー役を務める契約を終えた。2013年11月、マーベルは公式にオルセンとテイラー=ジョンソンの参加を認めた。
2013年11月、コビー・スマルダーズが再びマリア・ヒル役を務めることがインタビューで明かされた。また同月、ファイギは『Avengers: Age of Ultron』のテクノロジーとファンタージーを基としたヒーローの間の適切なバランスについて以下のように語った。アイアンマンはテクノロジーのヒーローであり、彼の映画は常にテクノロジーに基づいている。最初の『マイティ・ソー』はファンタジー分野であるアスガルド (マーベル・コミック)とソーをより現実的なマーベル・シネマティック・ユニバース(MCU)に導入し、それは魔法のように見えるが、科学とテクノロジーの別の形であると説明する。我々は明らかにウルトロンをテクノロジーから出すが、『Age of Ultron』のストーリーラインを組み上げる際にこれまでのMCUで確立したツールを全て使用する。同月末、アメリカ合衆国での撮影もスケジュールに入れられた。2013年12月までにドン・チードルが映画の一部に参加することが決まった。2014年1月、トーマス・クレッチマンがバロン・ストラッカー役にキャスティングされた。2014年1月24日、『Much Ado About Nothing』のフランス公開時のプロモーションの際にウェドンは映画の繋がりについて以下のように述べた。僕は自分の映画を1作目だけを見た、または1作目を見ていない人々を想定して作らなければならない。僕は誰もが『マイティ・ソー(ダーク・ワールド)』、『キャプテン・アメリカ(ウィンター・ソルジャー)』、『アイアンマン(3)』を見ていると仮定することはできない。僕は次の映画に進み、起こった出来事に忠実にするが、奴隷にはならない。(中略)僕がモデルにしている作品は『ゴッドファーザー PART II』で、それは前作との間に多くの出来事が起こり、異なった映画となっているけど、情報を必要としない。全てその映画の中にあるはずだよ。同日、フォルテ・ディ・バード協会は2014年3月にイタリアのヴァッレ・ダオスタ州のフォート・バールやアオスタ、ドナス、バール、ポン=サン=マルタン、ヴェールでの撮影予定があることを発表した。また同月末、韓国の仁川広域市やソウル特別市で撮影される予定で、またキム・スヒョンが役名不明でキャスティングされたことが報じられた。2014年2月、ハウテン・フィルム・コミッションはアクションシーンを南アフリカのヨハネスブルグやハウテン州の地域で撮影し、2月半ばに撮影が始まることを発表した。同月、以前のMCU作品でエドウィン・ジャーヴィスの声を務めていたポール・ベタニーがヴィジョン役にキャスティングされた。
撮影は2014年2月11日にヨハネスブルグで始まった。第二班のスタッフは2週間にわたってヨハネスブルグCBDでメインキャスト抜きでアクションシーンを撮影する。
2014年2月、インダストリアル・ライト&マジック(ILM)はロンドンに新施設を設置し、さらにバンクーバーの施設を拡張する計画を発表した。ILMは拡張の触媒として『アベンジャーズ』シリーズと『スター・ウォーズ』シリーズを挙げている。
2013年のコミコンで公開されたティーザーとジョス・ウェドンの短いインタビューは2013年9月24日(日本では2013年9月4日)に発売された『アイアンマン3』ブルーレイのセカンドスクリーンのコンパニオンアプリとして視聴可能である。
視聴率はビデオリサーチ調べ、関東地区・世帯・リアルタイム。
『エージェント・オブ・シールド』第2シーズンの第18話「敵か味方か」と第19話「汚れた6人」では今作の話が中心である。
『キャプテン・アメリカ/ウィンター・ソルジャー』においてラムロウに脅迫されていたヘリキャリアの管制官は、今作でアベンジャーズの危機に駆けつける旧型ヘリキャリアのクルーとして再登場している。
本作で初登場した武器商人のユリシーズ・クロウは、原作の『ブラック・パンサー』及び後の映画『ブラックパンサー』に登場するヴィランである。
ソーの送別を兼ねたパーティーで、ソーの古酒を飲んで伸びてしまい、両脇を抱えられながら退場しているのは原作者のスタン・リー
。このときの「エクセルシオール!(さらなる高みへ)」というセリフはリーの代名詞の言葉である。
また、その後の皆でソーのハンマーを持ち上げようとするシーン。スティーブだけがわずかに動かせたように見えるが、制作社長であるケヴィン・ファイギは「キャプテン・アメリカは常に素質があった。『エイジ・オブ・ウルトロン』では礼儀正しくしただけ」と答えている。コミックでも彼はハンマーを持ち上げたことのある数少ないキャラクターである他にはベータレイ・ビルやハーキュリースなど。
また、監督のジョス・ウェドンは『天空の城ラピュタ』のファンであり、本作では『ラピュタ』の要素が随所に見られる他、メンバーがムジョルニアを持ち上げるエピソード終了直後に(僅かだが)ラピュタのロボット兵がオブジェとして登場している。