キャプテン・アメリカ/ウィンター・ソルジャー
演 - ジョルジュ・サンピエール
フランス系アルジェリア人の傭兵で、36の暗殺任務を遂行した経歴を持ち、国際警察にも追われているフランスの元工作員。本作冒頭で部下を率いてレムリア・スターを襲撃する。
演じるサンピエールはUFCの格闘家で、作中の戦闘シーンも彼が演じている。
“Special.Tactical.Reserve for.International.Key.Emergencies.”の略称で、対テロリスト戦などの特別任務を請け負うS.H.I.E.L.D.の精鋭部隊。
演 - ヘイリー・アトウェル、日本語吹替 - 園崎未恵
20世紀に“エージェント・カーター”のコードネームで戦略科学予備軍SSRに所属し、S.H.I.E.L.D.創設の中心人物も務めた、スティーブの元恋人。
現代では老衰により老人ホームに入居している。
演 - クリス・エヴァンス、日本語吹替 - 中村悠一
第二次世界大戦中に母国アメリカを救って消息を絶ち、現代に復活した伝説の英雄。本作ではS.H.I.E.L.D.のエージェントとして活動しており、組織とフューリーの方針には不信感を抱いたことに加え、自らに襲いかかってきた強敵“ウィンター・ソルジャー”の正体が親友バッキーであった事実に苦悩を深めながらもヒドラに戦いを挑む。
演じたエヴァンスはパルクール、ブラジリアン柔術、空手、ボクシング、体操の訓練を受けたが、ルッソ兄弟はこれをスティーブ・ロジャースが近代的な戦闘スタイルと技術を学び、マスターしたことを意味すると考えている。
2013年6月7日、マーベル・スタジオは破損して変色したキャプテン・アメリカの盾が描かれたティーザーポスターを公開した。『ロサンゼルス・タイムズ』は「続編で(キャプテン・アメリカの)深刻な戦いが描かれる可能性があることを示唆している」と報じ、また『ローリング・ストーン』は「続編のダークなテーマを暗示している」と評した。翌月、マーベル・スタジオ社長でプロデューサーのケヴィン・ファイギ、監督のルッソ兄弟、キャストのクリス・エヴァンス、スカーレット・ヨハンソン、サミュエル・L・ジャクソン、セバスチャン・スタン、アンソニー・マッキー、コビー・スマルダーズ、エミリー・ヴァンキャンプ、フランク・グリロがコミコン・インターナショナルのパネルに登場し、フッテージ映像が公開された。さらにマーベルは『キャプテン・アメリカ/ザ・ファースト・アベンジャー』のキャプテン・アメリカとハウリング・コマンドーズを描いたスミソニアン型のブースを展示した。7月末、ディズニーXDのディズニー・ファンダムのイベントでマーベルの他のフェイズ2映画と共に映像が上映された。
ニューヨークでの戦いから2年後、キャプテン・アメリカことスティーブ・ロジャースはワシントンD.C.で暮らし、諜報機関S.H.I.E.L.D.のニック・フューリーの下で働きつつ、現代社会への適応に苦労していた。
ある日、S.H.I.E.L.D.の船舶が海賊ジョルジュ・バトロックによって占拠され、スティーブとエージェント・ナターシャ・ロマノフは、エージェント・ラムロウ(英語版)が率いる対テロ作戦部隊S.T.R.I.K.E.(英語版)と共に人質の救出へ向かう。任務中、スティーブはナターシャが船のコンピュータからデータを取り込んでいるところを見つけ、彼女がフューリーから別の指令を受けていることを知る。
スティーブはS.H.I.E.L.D.本部のトリスケリオン(英語版)へと帰還し、フューリーからS.H.I.E.L.D.が進める「インサイト計画」の説明を受ける。これは船から打ち上げたスパイ衛星によって敵を捉え、3隻のヘリキャリア(英語版)によって先制攻撃するというものだった。フューリーはこの計画に賛同しつつも違和感を持ったため、ナターシャに密かに計画のデータを持ち帰るよう指示したのだった。データが解析できないことを不審に思ったフューリーは、世界安全保障委員会のアレクサンダー・ピアースに計画の延期を要求する。
フューリーはウィンター・ソルジャーと呼ばれる謎の暗殺者率いる部隊の襲撃を受けた。彼はスティーブのアパートに逃げ込み、S.H.I.E.L.D.が危険だと警告する。
2013年4月1日よりロサンゼルスのローリー・マンハッタン・ビーチ・スタジオで、『Freezer Burn』というワーキングタイトルを使って撮影が始まった。「Lumerian Star」の場面はカリフォルニア州ロングビーチにドッキングしていたシーローンチ・コマンダーで撮影された。5月上旬、ドミニク・クーパーはハワード・スターク(英語版)を再演することを明かした。5月13日、製作はワシントンD.C.に移り、ナショナル・モールとセオドア・ルーズベルト橋(英語版)で撮影が行われた。ギャリー・シャンドリングが『アイアンマン2』のスターン上院議員役を再び務めることが明かされた。ワシントンD.C.では他にウィラード・ホテルとデュポン・サークル(英語版)で撮影が行われた。
5月17日にクリーブランドでの撮影が始まり、6月中旬までにウェスト・ショアウェイ(英語版)やカヤホガ・ハイツ(英語版)の南下水処理場、レイクビュー・セメタリー・ダムでのロケが予定された。クリーブランドはワシントンD.C.としてスタンドインとして選ばれ、東6番街はサウスウェストD.C.の7番及びD番街のダブルとして撮られた。クリーブランドでは他にクリーブランド連邦準備銀行、クリーブランド公立図書館(英語版)、クリーブランド州立大学(英語版)、クリーブランド・アーケード(英語版)、タワー・シティ・センター(英語版)、クリーブランド美術館、ウェスタン・リザーブ歴史協会(英語版)でロケが行われた。