Benedict Cumberbatch, der in "Star Trek - Into Darkness" den Bösewicht spielt, ist vor allem für seine Rolle als genialer Detektiv in "Sherlock" bekannt. Leonard Nimoy, der Darsteller des Vulkaniers Spock in den alten Star-Trek-Teilen, spielte in den Jahren um 1970 ebenfalls im Theater die Rolle des Sherlock Holmes. Zudem nahm er zu der Zeit einen eigenen Song auf namens "Die Ballade von Bilbo Baggins", inspiriert von "Der Hobbit". Cumberbatch wiederum leiht dem Drachen Smaug in der Verfilmung "Der Hobbit" seine Stimme, in welchem sein "Sherlock"-Partner Martin Freeman die Rolle des Bilbo Baggins inne hat.
Das Studio Paramount Pictures wies Regisseur J.J. Abrams an, den Film mit 3D-Kameras zu filmen. Abrams wollte aber unbedingt IMAX-Kameras benutzen und den Science-Fiction-Film damit zweidimensional belassen. Schlussendlich einigten sich Abrams und Paramount darauf, dass Abrams in IMAX-Format filmt, aber der abgedrehte Film nachträglich in 3D konvertiert wird. Damit ist er der erste seiner Art.