Der blaue Oberbösewicht Thanos tauchte erstmals 1973 in einem "Iron Man"-Comic auf und kann seitdem auf eine steile Karriere der Bösartigkeit zurückblicken. Im Kino war sein Alien-Antlitz zum ersten Mal 2012 in "The Avengers" zu sehen, kurz im Abspann. Da lag es nahe, Thanos in "The Avengers 2" zum Hauptgegenspieler zu machen – aber Regisseur Joss Whedon entschied sich gegen ihn und für den superintelligenten Roboter Ultron. Thanos großer Auftritt soll dann im zweiteiligen "The Avengers"-Finale kommen, dessen erster Teil 2018 startet.
Um Scarlett Johanssons Schwangerschaft zu verbergen, wurden drei Stuntfrauen engagiert. Dies führte zu viel Verwirrung unter den anderen Schauspielern, da sich die Damen offenbar sehr ähnlich sahen. Chris "Captain America" Evans stellte teilweise erst nach dem Hallo sagen fest, dass die Person, die er angesprochen hatte, nicht Johansson war.
Die Filmversion der Comicfigur Quicksilver führte zu großen Diskussionen. Der blitzschnelle Held sollte schon in "X-Men: Der letzte Widerstand" und "Marvel's The Avengers" auftreten, doch aus rechtlichen Gründen kam es nicht dazu. Im Mai 2013 kündigten Marvel und Fox Studios eine Einigung in der Frage an und der Weg war frei, Quicksilver in beiden Franchises zu haben. Dafür wurden jedoch Konditionen bestimmt. Im MCU (Marvel Cinematic Universe) darf seine Verbindung zu Magneto (seinem Vater) und den X-Men nicht thematisiert werden und das Wort "Mutant" nicht fallen, während im "X-Men"-Film seine Mitgliedschaft im Avengers-Team ausgeklammert werden muss.
In "X-Men: Zukunft ist Vergangenheit" wird Quicksilver von Evan Peters gespielt, in "Avengers 2: Age of Ultron" mimt ihn Aaron Taylor-Johnson. Beide hatten zuvor zusammen "Kick-Ass" gedreht.
Joss Whedon brauchte ein Jahr, um Aaron Taylor-Johnson zu überzeugen, die Rolle von Quicksilver anzunehmen. Johnson machte sich Sorgen wegen der Marvel-Verträge, die Schauspieler langfristig binden, und wegen des stetig anwachsenden Casts. Selbst nachdem er zugesagt hatte, war er noch nervös. Erleichternd fand er die Besetzung von Elizabeth Olsen, mit der er sich während der Dreharbeiten zu "Godzilla" angefreundet hatte. Sie spielt in "Avengers 2" seine Schwester und ist im größten Teil des Films seine Drehpartnerin.
Der außer Kontrolle geratene Roboter Ultron (Stimme: James Spader) ist eine dunkle Version von Pinocchio, der lebendigen Holzpuppe. Beide befreien sich von den Fäden und damit von der Kontrolle durch ihre Schöpfer. Im "Avengers 2"-Trailer sagt Ultron den bezeichnenden Satz: "Die Zeit der Ketten ist vorbei." Außerdem zitiert eine Stimme im Hintergrund das Pinocchio-Lied.
Bekanntlich hat Stan Lee, der Schöpfer vieler Marvel-Comichelden, in jedem Film aus dem MCU (Marvel Cinematic Universe) einen kleinen Auftritt. Wie Lee auf der Comic-Con sagte, sei das Cameo in "The Avengers 2" sein liebstes.