Christopher Markus e Stephen McFeely, que escreveram o roteiro de Captain America: The First Avenger, afirmaram que antes do lançamento do filme eles estavam trabalhando em uma continuação, e em junho de 2012, Anthony e Joe Russo entraram em negociação para trabalhar no projeto. No mês seguinte, lançando os papéis coadjuvantes, começaram com as audições de Anthony Mackie e Sebastian Stan. A fotografia principal começou em abril de 2013, em Los Angeles, Califórnia, antes de se mudar para Washington e Cleveland, Ohio. Captain America: The Winter Soldier foi lançado em 04 de abril de 2014, em 2D e 3D.

Uma grande influência em The Winter Soldier foram filmes de conspiração da década de 1970, tais como Three Days of the Condor e o arco de história em quadrinhos The Winter Soldier roteirizado por Ed Brubaker, o Império Secreto por Steve Englehart e histórias da S.H.I.E.L.D. por Jonathan Hickman.