Segundo o diretor Joss Whedon, Os Vingadores é fortemente influenciado pelas histórias do grupo publicadas nos anos 60.
Edward Norton era a escolha oficial para repetir seu personagem Hulk no filme, mas as negociações entre ele e os estúdios da Marvel não deram certo e ele acabou substituído por Mark Ruffalo (Ilha do Medo). A nota oficial divulgada por Norton para a imprensa você pode ler aqui.
Rumores chegaram a dar Joaquin Phoenix como possível candidato ao personagem Hulk.
O ator Lou Ferrigno, eternizado como o Hulk na série de televisão de 1996 e 1997, retorna como a voz do personagem do início de sua carreira quando estreou no telefilme O Incrível Hulk (1977).
A brasileira Morena Baccarin, conhecida pela série de televisão V, foi uma das candidatas para o papel da agente Maria Hill. Além dela, Jessica Lucas (Cloverfield - Monstro) e Mary Elizabeth Winstead (Scott Pilgrim Contra o Mundo) também estavam na disputa, mas Cobbie Smulders (Quase Virgem) foi a vencedora.
Se você não conhece bem os heróis do grupo e tem curiosidade de saber quem são eles, confira o Quem é Quem.
O Novo México foi escolhido como uma das principais locações devido ao incentivo de 25% de desconto nas taxas oferecido pelo governo local.
O ator Jeremy Renner fez aulas de arco e flecha para interpretar seu personagem.
Mark Ruffalo usou um traje de captura de movimento durante as filmagens, de forma que ele próprio interpretasse o Hulk. Nos filmes anteriores o personagem ou era criado digitalmente, como em Hulk (2003) e O Incrível Hulk (2008), ou duas pessoas interpretavam Brune Banner e seu alter-ego, como nos telefilmes estrelados por Bill Bixby e Lou Ferrigno.
Os Vingadores será o primeiro filme da Marvel distribuído pela Walt Disney Pictures.
O orçamento estimado é de US$ 150 milhões.
Todos os super-heróis que formam os Vingadores já foram vistos em filmes anteriores, cujas histórias serviram de prelúdio para este longa-metragem. O Homem de Ferro esteve em Homem de Ferro (2008) e Homem de Ferro 2 (2010), Capitão América esteve em Capitão América: O Primeiro Vingador (2010), Hulk em O Incrível Hulk (2008), Thor e Gavião Arqueiro estiveram em Thor (2010) e Viúva Negra esteve em Homem de Ferro 2 (2010).
Como não foi rodado usando câmeras 3D, passou por um processo de conversão para que possa ser lançado também no formato 3D.