O produtor Joe Roth já tem uma certa intimidade com o universo da fantasia. Afinal, foi dele o recente sucesso Alice no País das Maravilhas (2010).
A Terra de Oz não estaria completa sem os munchkins, então, os diretores de figurantes da produção encontraram mais de 36 pessoas de baixa estatura, a maioria da região de Detroit. Sua altura média de pouco mais de 1 metro contrastava acentuadamente com os mais de 40 winkies, os guardas do palácio empunhando lanças, que não mediam menos do que 2 metros, sendo que alguns chegavam a exceder 2,12 metros de altura.
Foi um grande desafio fazer caber o cenário com a rica fauna da Whimsie Woods dentro de um estúdio de som, mas o paisagista Dan Gillooly ajudou Stromberg a criar sua visão para o idílico e encantado ambiente florestal. Para contrabalançar as enormes e extravagantes flores de seda usadas no cenário, Gillooly trouxe uma grande quantidade de plantas tropicais com folhas largas. O cenário resultante ficou tão verdadeiro que gerou seu próprio miniecossistema.
O artista de maquiagem especial, ganhador do prêmio da Academia, Howard Berger (série As Crônicas de Nárnia), e seu parceiro Greg Nicotero, criaram o visual dos habitantes de Oz, como os munchkins, os tinkers e os winkies. Berger fez uma estimativa de que ele e sua equipe aplicaram mais de 2.500 maquiagens nos personagens durante os cinco meses de filmagem de Oz Mágico e Poderoso.
A frágil, porém obstinada, Menina de Porcelana que faz amizade com Oz em sua jornada foi criada pelo artista Philip Huber como uma marionete de 46 centímetros feita inteiramente em porcelana - como tudo e todos da Cidade de Porcelana. A marionete foi usada no início do processo de filmagem, para criar uma referência para a personagem de computação gráfica, dublada por Joey King.
A linda maleta de Oz, que deixou muito orgulhoso o aderecista-chefe Russell Bobbitt, abria com três dobras e era um pouco parecida com uma maleta de médico antiga. Quando terminou de criá-la, a partir de ilustrações conceituais, mostrou-a a Sam Raimi, que apesar de a ter adorado, preferiu usar a antiga sacola com a a qual eles vinham ensaiando. Como eles só possuíam uma, Bobbit e sua equipe tiveram que recomeçar o trabalho, recriando várias sacolas antigas.
Todas as cenas de Oz Mágico e Poderoso foram filmadas em sete estúdios de som espalhados pelas instalações do Michigan Motion Pictures Studios em Pontiac, Michigan, que abrigaram todos os cenários do filme.
Mais de 3.000 adereços foram usados em Oz Mágico e Poderoso, desses 1.400 foram fabricados especialmente para o filme. Tudo isso sem contar as 5.000 moedas que enchem o baú do tesouro de Oz, criadas pelo aderecista-chefe Russel Bobbitt. De um lado as moedas trazem a imagem da Estrada de Tijolos Amarelos e do outro, a imagem do autor L. Frank Baum.
O paisagista Dan Gillooly foi buscar nos subúrbios de Detroit elementos naturais para incrementar os cenários de Oz Mágico e Poderoso. Com senso de observação aguçado Gillooly trouxe elementos interessantes para criar o ambiente assustador da Dark Forest, como os galhos de um pomar repleto de pessegueiros mortos e os cardos de um campo próximo descobertos enquanto caminhava pela região.
O experiente figurinista Gary Jones fez uma pesquisa detalhada do período de 1880 a 1930 para criar o terno de três peças que Oz usa quando foge de Kansas, único figurino de James Franco no filme. Ele e Jones encontraram-se em Nova York, após o fim da pesquisa, para ver fotos da virada do século XX que inspirararam o desenho final do figurinista: o terno preto com fraque usado pelo mágico.
O figurinista Gary Jones e sua equipe tiveram apenas 23 semanas para vestir mais de 1.500 atores, do menor munchkin ao mais alto winkie. O projeto é bastante ambicioso considerando-se que foram bem mais de 200 peças só para os personagens principais – Oz, Theodora, Glinda e Evanora.
O a artista e ilustrador alemão Michael Kutsche foi contratado para trazer à realidade o mundo das bruxas, tal como concebido pelo desenhista de produção Robert Stromberg. Kutsche conceitualizou os figurinos das bruxas e, ao lado de Gary Jones, trabalhou como figurinista do filme.
James Franco, que aparece no papel de Oscar Diggs (também conhecido por Oz), aprendeu truques de mágica para sair-se bem como um inexpressivo mágico de circo. Ele começou os trabalhos no set duas semanas mais cedo para ter aulas com o mágico de Las Vegas, Lance Burton. Com muito trabalho duro, Franco aprendeu truques com pombas e fogo, e até mesmo a tirar objetos da cartola e fazer as coisas levitarem.
O fantástico mundo de Oz Mágico e Poderoso ganhou forma pelas mãos do desenhista de produção, Robert Stromberg, premiado pela Academia. Ele desenhou, ao todo, 24 cenários completos mais diversos cenários parciais, que somam um total de aproximadamente 30. Entre eles há alguns cenários marcantes como a famosa Estrada de Tijolos Amarelos e a Cidade das Esmeraldas, e outros ansiosamente aguardados como como a Sala do Trono da Bruxa, a Whimsie Woods (onde Oz conhece Theodora), a Dark Forest, onde Glinda, a bruxa boa, aparece pela primeira vez, e China Town, cujos habitantes são totalmente feitos de porcelana.
Oz Mágico e Poderoso remonta às origens do adorável feiticeiro de O Mágico de Oz, primeiro livro de L. Frank Baum. Nos 14 livros que escreveu entre 1900 e 1920, Baum nunca retratou o passado completo do personagem. O filme é portanto a versão cinematográfica da história pregressa de seus livros, com histórias que se passam no reino fantástico que criou. Embora alguns personagens de Oz Mágico e Poderoso sejam conhecidos da obra literária de Baum, eles foram reimaginados. Há ainda outros personagens que foram criados especialmente para integrar a história do filme, como China Girl e os quadlings.
As três bruxas de Oz Mágico e Poderoso, Evanora, Theodora e Glinda têm poderes especiais que emanam de elementos naturais: Evanora tem o poder de criar relâmpagos, Theodora consegue criar bolas de fogo e Glinda comanda a água. As bruxas são interpretadas por Rachel Weisz, Mila Kunis e Michelle Williams, respectivamente. Depois de fazer sucesso com Cisne Negro (2010), Mila Kunis fechou contrato no mesmo mês que Franco e assumiu o papel da Bruxa Má do Oeste, personagem que no filme original foi interpretado por Margaret Hamilton. Rachel Weisz entrou para o elenco, como Bruxa Má do Leste, somente em maio de 2011. Para o diretor Sam Raimi, Hilary Swank seria uma das escolhidas para viver uma das bruxas do filme, mas a Disney sempre desejou ter Michelle Williams no elenco e ela entrou para o elenco também em maio de 2011.
Franco já trabalhou anteriormente com o diretor na trilogia do Homem-Aranha.
O astro Robert Downey Jr. era o nome mais cotado para dar vida ao personagem principal em junho de 2010. Em janeiro de 2011, foi a vez do nome de Johnny Depp surgir como franco candidato. Mas o papel de Oz acabou sendo conquistado por James Franco e o anúncio foi feito em fevereiro de 2011.
O ator Christoph Waltz chegou a conversar com a produção do filme sobre sua participação, mas o papo não foi adiante.