Роль подполковника Джеймса Роудса, лучшего друга Тони Старка, отошла к Дону Чидлу по причине конфликта прежнего исполнителя Терренса Ховарда с Marvel Studios. В компании по этому поводу не было выпущено специального пресс-релиза, однако по данным инсайдеров причина рокировки в финансовых разногласиях Ховарда со студией. По словам Чидла, он планировал отыграть Роуди по-своему, однако в немалой степени выстроил свой образ по примеру Ховарда.Если «Железный человек» стал первым фильмом, самостоятельно спродюсированным студией Marvel и выпущенным в прокат, то «Железный человек 2», соответственно, первым самостоятельным сиквелом. Также, это первый фильм-продолжение в режиссерской и актерской карьере Джона Фавро.Сэмюэл Л. Джексон, появившись в концовке первого фильма в эпизодической роли полковника Ника Фьюри, перед началом съемок второй части заключил беспрецедентное соглашение с Marvel Studios, согласно условиям которого он должен был сняться в девяти фильмах в этой роли, включая «Мстителей».Скарлетт Йоханссон настолько сильно хотела получить роль Чёрной Вдовы, что поспешила выкрасить волосы в рыжий цвет ещё до того, как её официально утвердили на эту роль.Роль Чёрной Вдовы также могла достаться Эмили Блант, но актриса вынуждена была отказаться из-за участия в параллельных съемках «Путешествий Гулливера» 2010 года.На роль Чёрной Вдовы также рассматривались кандидатуры Джессики Бил, Джессики Альбы, Анджелины Джоли и Натали Портман. Последняя чуть позже примет участие в экранизациях комиксов Marvel – как спутница Тора.В эпизоде с погоней хаммердронов за Железным человеком на дисплее Воителя (подполковника Роудса) можно разобрать надписи на русском «Директивы» и «Цель зафиксирована». Это объясняется тем, что Ванко захватил контроль над системой Воителя и перенастроил её под себя.Кадры Москвы в начале фильма снимались с западной горловины Киевского вокзала. На заднем плане видна высотка МИД России.На раннем этапе разработки фильма, ещё до того, как было принято решение «омолодить» Джастина Хаммера, Аль Пачино планировался на эту роль.Для более убедительного исполнения своей героини, прошедшей подготовку по программе спецслужб, Скарлетт Йоханссон усиленно тренировалась шесть недель до начала съемок и поддерживала оптимальную форму на протяжении шестимесячного съемочного периода.Когда камера крупным планом выхватывает ступни Ванко, то на них заметны татуированные надписи на русском: «Широка страна моя родная. Много тюрем в ней и лагерей». А татуировки на пальцах (трефы, червы, пики и бубны) могут отсылать к шулерскому прошлому Ванко. Скорее всего, он отсидел срок за кражу, хулиганство и изнасилование малолетней (в то время как по сюжету фильма он — физик, отсидевший за торговлю плутонием). Все наколки были позаимствованы с настоящего сидельца, проведшего 20 лет в соликамской тюрьме строгого режима. Для лучшей подготовки к роли Микки Рурк лично общался с этим заключенным около полутора часов.Рурк лично просил режиссера сделать своего героя более человечным, не выставляя примитивным злодеем, который одержим лишь жаждой мести. С этой целью в тюремной камере Ванко появился попугай какаду. Также идеей Рурка является речь Хлыста, который частично говорит на русском.Облик персонажа Микки Рурка, злодея Ванко, каким он изображен в фильме, представляет собой компиляцию двух противников Железного человека из оригинальных комиксов: Хлыста – обладающего электрическим хлыстом, и Красного Динамо – закованного в броню железного прототипа советских ученых. Дизайн светящихся хлыстов Ванко навеян световыми мечами джедаев из киноэпопеи «Звездные войны».Голографический интерфейс компьютера Старка вышел на следующий уровень интерактивного оснащения и стал еще более впечатляющим, чем был в прошлом фильме. Под впечатлением от просмотра первого фильма несколько программистов и технологов сообщили режиссёру Джон Фавро, что они начали работать на системах, аналогичных компьютеру Старка. Поэтому он хотел повысить технологический уровень во втором фильме, чтобы подчеркнуть гениальность и техническую продвинутость героя.Американский режиссер-аниматор русского происхождения Геннди Тартаковски сделал раскадровки к боевым сценам фильма.Джастин Теру занял должность основного сценариста фильма с подачи Роберта Дауни мл., порекомендовавшему его Джону Фавро.В одном эпизоде Пеппер Поттс пьёт напиток Dr. Pepper, производитель которого был одним из спонсоров фильма. Так в одном кадре случился не только продакт-плейсмент, но и намеренный каламбур.Исполнитель роли Джастина Хаммера Сэм Рокуэлл изначально рассматривался на роль самого Тони Старка в первой части – до того, как обратились к кандидатуре Дауни мл. При этом по комиксам Хаммер – пожилой мужчина, что было изменено специально для фильма, чтобы он лучше подходил на роль соперника Тони Старка.Действия сенатора Стерна напоминают одновременно сенатора Бёрда и сенатора Бёрча, первый из которых позиционировал Железного человека как угрозу США, а второй требовал, чтобы технологию брони Старка использовали в военных целях. Шутка Старка о том, что он не прочь сам стать министром обороны, намекает на то, что короткое время он замещал эту должность, до событий кроссовера «Распад Мстителей». В сюжетной линии «World’s Most Wanted» Пеппер Потс также была назначена генеральным директором Старк Индастрис.Действие фильма происходит параллельно действиям большей части событий фильмов «Невероятный Халк» и «Тор».В рабочей мастерской Старка присутствуют все его костюмы из первого фильма: самый первый костюм, созданный в афганском плену; стальной костюм, на котором он тестировал полёт; красно-золотой, повреждённый в битве с Обадайей Стейном, и самый передовой вариант.В сцене сборки призменного ускорителя агент Колсон берёт в руки щит Капитана Америка. Как выяснилось позже в фильме-кроссовере «Мстители», Колсон большой фанат этого супергероя.Скарлетт Йоханссон вдохновлялась игрой Греты Гарбо в «Ниночке» 1939 года и Барбары Бах в фильме из цикла «бондианы» «Шпион, который меня любил» 1977-го.Во время потасовки Старка и Роудса Тони кричит ему: «Хочешь быть Военной машиной? Стреляй!». Это отсылка к псевдониму Роудса из серии комиксов.Саундтрек к первой части фильма был в основном написан немцем иранского происхождения Рамином Джавади. В продолжении же Джон Фавро совсем иначе подошел к созданию звукового сопровождения. В этот раз туда вошли композиции знаменитых австралийцев AC/DC, в частности, песни Shoot to Thrill, T.N.T, Highway to Hell, Back in Black и Thunderstruck.В гоночных соревнованиях, в которых принимает участие Старк, соперничают машины, спонсорами команд которых являются, среди прочих, компании Hummer Industries и Roxxon Oil. Они обе в комиксах спонсировали многих суперзлодеев-врагов Железного человека.Костюм, используемый Старком во время первого нападения Хлыста на гоночной трассе, напоминает броню «Серебряный Центурион», которую он носил в комиксах 1985-1988 гг.Ник Фьюри упоминает, что отец Тони Говард Старк был одним из основателей организации Щ.И.Т. Судя по событиям фильма «Первый мститель», он был членом группы Strategic Scientific Reserve, которая, согласно одной из удалённых сцен, позже преобразовалась в Щ.И.Т.Во время разговора Тони Старка и Ника Фьюри из концовки на одном из экранов виден кратер с молотом посередине, а на другом телерепортаж, который уже был показан в фильме «Невероятный Халк».После финальных титров камера выхватывает оружие другого персонажа из Киновселенной Marvel – молот Тора Мьёльнир.На другом мониторе в офисе Фьюри изображена карта мира, на которой отмечены несколько точек: Калифорния, база Железного человека и место схватки военных и Халка в Калверском университете; Нью-Йорк, место битвы Железного человека с Хлыстом и Халка с Мерзостью; Нью-Мексико – место приземления Тора и его молота Мьёльнира, точка за Полярным кругом, где пропал Капитан Америка; Тенсберг, Норвегия, где асы боролись с ётунами и где столетия позже, Красный Череп захватил Тессеракт, точка посреди Атлантического океана (вероятно, Атлантида, королевство Нэмора); юго-восточная Африка, где по подтверждению Marvel Studios находится Ваканда, родина супергероя Черной пантеры и металла вибраниума.Старк упоминает, что его прошлым секретарём был «Бэмби». В комиксах у Тони некоторое время была женщина-секретарь по имени Бэмби Арбогаст.После того как в ходе финальной схватки с Ванко Железный человек спасает ребёнка, он пролетает мимо рекламных щитов, на одном из которых реклама компании Circuits Maximus. Такое же название имеет небольшая компания Старка в комиксах, которую он основал после того как потерял Stark International из-за предательства Обадайи Стейна. После того как он вернул себе состояние, он преобразовал Circuits Maximus в Stark Enterprises.В одной из сцен полёта Железного человека на заднем плане можно увидеть билборд с изображением дракона – это отсылка к Фин Фанг Фуму, одному из главных врагов Старка в комиксах. Это изображение основано на образе персонажа из мини-серии «Iron Man: Viva Las Vegas», но создано специально для фильма художником Ади Грановым.В ящике с вещами Говарда Старка, полученным от Ника Фьюри, можно увидеть реально вышедший в послевоенный период экземпляр комикса «Капитан Америка».В DVD-версии фильма в дневнике Говарда Старка нарисован Тессеракт, сыгравший большую роль в фильмах «Первый мститель» и «Мстители», в которых Говард Старк нашел артефакт, когда занимался поисками Капитана Америки.Тот нюанс, что Говард Старк был пьян во время записи видео-послания, отсылает к тому, что в комиксах отец Тони, точно так же, как и он сам, страдал от алкоголизма.Старк употребляет оборот «ионизированная плазма», что звучит примерно, как «мокрая вода», поскольку плазма – это и есть полностью ионизированное вещество (обычно газ).Как и в первом фильме Тони Старк путает создателя персонажа Железный человек Стэна Ли с кем-то другим. На этот раз со знаменитым телеведущим Ларри Кингом.В одном из эпизодов можно обнаружить некоторые сведения из досье на Тони Старка, по которым следует, что он родился 29 мая 1970 года, знает английский, испанский, итальянский и афганско-персидский язык Дари, окончил Академию Филлипса и Массачусетский технологический институт.В фильме отметился в роли самого себя известный американский миллиардер и изобретатель Илон Маск, на которого Роберт Дауни мл. ориентировался как на прототип, разрабатывая образ Тони Старка.