復仇者聯盟：167 則幕後冷知識

在喬斯·溫登最終獲選執導前，喬·卡納漢曾是導演人選。溫登將獲得這份工作歸功於製片人凱文·費吉，他與費吉在後者成為漫威總裁前已相識多年，尤其這只是溫登的第二部劇情長片。在《衝出寧靜號》（2005）之後，溫登曾私下發誓絕不再拍一部處於更大宇宙中、擁有龐大 ensemble 卡司的電影，但據報導，當費吉找上他時，真正促成合作的是溫登的願景：他的電影將是「一場巨大的災難，我們每一秒都比崩塌的大地快一步」。
馬克·魯法洛飾演的浩克是首個在片場透過動態捕捉創造的版本。先前的真人版本要麼讓布魯斯·班納和浩克由不同人飾演（比爾·畢克斯比和健美運動員盧·費里諾），要麼是事後以關鍵影格動畫製作。魯法洛曾致信工業光魔的特效團隊表達支持，告訴他們大家是在共同扮演這個角色，並要他們放手去做任何必要的事來完成。
原定在密西根州拍攝的俄亥俄州場景，因密西根州的電影稅收減免即將被撤銷，製作便轉移到了俄亥俄州。
迪士尼在英國將片名改為「Marvel Avengers Assemble」，以避免與英國經典諜報系列《復仇者》（1961）及《復仇者》（1998）混淆。
克林特·巴頓（鷹眼）是名雙手皆能射箭的弓箭手（儘管傑瑞米·雷納是左撇子）。在《雷神索爾》（2011）中見他以右手射箭，而本片則左右手皆有。
本身是終身漫畫迷的俠客·歐尼爾曾聯繫漫威影業，希望在本片軋一角。他解釋：「我想演《復仇者聯盟》，而他們說：『俠客，我們他媽的愛你，也很想讓你加入，但你的臉一出現在銀幕上，觀眾就會喊：嘿，那是俠客！』他說的是實話，我只好想，好吧……看來我的臉太有辨識度了。」
開場戲是在全球最大的真實NASA太空模擬設施中拍攝，該設施高122英尺、寬100英尺。
黑寡婦首次登場時被綁在椅子上。有趣的是，這場戲對史嘉蕾·喬韓森而言最難的部分不是動作，而是語言。回顧當時接受《浮華世界》訪問的情景，喬韓森將大部分功勞歸給她的特技替身海蒂·莫尼梅克。這位女演員表示，由於場景限制，她被綁在椅子上，根本無法完成大部分所需動作。她解釋：「這場打鬥的大部分我都無法親自演出，因為我被綁在椅子上，那真的很礙事。無與倫比的海蒂·莫尼梅克，她是我所有復仇者聯盟電影的特技替身，她是了不起的運動員、出色的表演者。她太了解我了，了解我的能力，因為我們從《鋼鐵人2》時就開始合作，當時我大概23或24歲，合作了十年。我們一起創造了黑寡婦，她的風格、她的步態，以及她打鬥風格中的所有花俏動作等等。」喬韓森說整場戲最難的部分不是特技，而是學會說幾句俄語。她說：「我記得學會那大約四秒半的俄語有多麼困難。對我來說，那可能比特技更難，如果你能理解的話。那就像一場心理特技。我對俄語的壓力遠大於椅子。」
傑瑞米·雷納承認他對飾演鷹眼有過疑慮：「我整個十年都排滿了。我50歲時還要穿著他媽的緊身衣。」但他結論道：「拒絕這些東西的人是白痴。我知道我會錯過很多，但我知道這會有結束的一天。」
這是小勞勃·道尼和史嘉蕾·喬韓森第二次以鋼鐵人和黑寡婦身分同登大銀幕，第一次是《鋼鐵人2》（2010）。
鷹眼的所有箭矢都是電腦動畫。傑瑞米·雷納在拍攝時只是模擬射箭動作。
喬治克隆尼在2000年代初期曾洽談要在獨立電影中飾演尼克福瑞，但讀過葛斯恩尼斯漫畫《Fury》後便退出，因為他反對其中的暴力內容，尤其是福瑞用一個人的腸子將他勒死的那一幕。
喬斯溫登早年在1990年代曾被考慮執導《X戰警》（2000）。身為X戰警的超級粉絲，他甚至寫了一份劇本，最後只有2句台詞被採用。他為《Astonishing X-Men》寫的故事《Gifted》，後來成為《X戰警：最後戰役》（2006）的基礎。
以漫畫改編電影而言，本片的演員與幕後團隊擁有異常多的奧斯卡提名者：小勞勃道尼、葛妮絲派特洛、山繆傑克森、傑瑞米雷納、馬克魯法洛、喬斯溫登和西默斯麥葛維，可能還有許多其他人。這超越了《鋼鐵人》（2008）和《鋼鐵人2》（2010），那2部各有4位演技類提名者。
湯姆希德斯頓在接受《衛報》訪問時透露，本片製作初期的代號是「Group Hug」。
電影製作團隊向哥倫比亞影業取得授權，要在紐約市呈現《蜘蛛人：驚奇再起》（2012）中的OsCorp Tower。可惜當時天際線的數位渲染已經完成，因此無法出現。
在亞倫席維斯崔為本片配樂的數十年前，他為《Back to the Future》（1985）創作的主題曲曾被用於1987年梅西感恩節大遊行中漫威的花車。
小勞勃道尼表示，他和馬克魯法洛得背誦「一大段全是胡言亂語」的對白，飾演「科學兄弟」東尼史塔克和布魯斯班納。不過，他們角色提到的科學理論全都是真的。
東尼史塔克穿著一件Black Sabbath的T恤。Black Sabbath演唱的歌曲Iron Man於1970年發行，並曾出現在漫威電影宇宙首部作品《鋼鐵人》中。
Mark Ruffalo 表示，能從好友 Edward Norton 手中接棒演出 Bruce Banner 是他的榮幸：「Ed 把這個角色傳承給了我，我把它視為我們這一代的《哈姆雷特》。」據說 Ruffalo 心裡仍有些不踏實，在拍攝第 1 週不斷提醒導演 Joss Whedon，現在換角還來得及，但 Whedon 認為 Ruffalo 完美詮釋了一個緊繃而危險的人，而非「可愛的書呆子科學家」。
（約1小時29分處）在考森的美國隊長收藏卡中，有一張是美國隊長首度於漫畫登場的復刻版，當時他一拳打倒了Adolf Hitler。編劇兼導演Joss Whedon提到，早期劇本「滿是乾巴巴的機鋒」，需要另一種幽默，因此加入了考森探員對美國隊長那點小小的崇拜；他也安排了考森對收藏卡的著迷，包括那句「近全新，邊緣有些微黃斑」，因為Whedon本人就是舊書與其他收藏品的狂熱蒐集者。
Robert Downey Jr. 在實驗室片場各處藏了食物，據說沒人找得到藏在哪，大家也就由著他繼續。片中他遞出的食物就是他自己的，而他吃東西的畫面並非照劇本演出，他只是餓了。
Tom Hiddleston、Natalie Portman 和 Chris Evans 都生於 1981 年，但彼此只相差 4 個月。Hiddleston 生於 2 月 9 日，Portman 和 Evans 都在 6 月出生，兩人只差 4 天。
Natalie Portman 原定客串演出 Jane Foster，卻因懷孕而不得不退出。
Joss Whedon 在 2000 年代中期曾考慮讓 Cobie Smulders 在他後來夭折的 Wonder Woman 電影中飾演 Wonder Woman。她最後在樂高玩電影（2014）和樂高玩電影2（2019）中為 Wonder Woman 配音。
Gwyneth Paltrow 在 Stark Tower 的所有戲份中都明顯打赤腳，而 Robert Downey Jr. 則穿著 3 或 4 吋高的厚底鞋，好讓他看起來比她高。
Sir Sam Mendes 婉拒了執導邀約，原因是上映日期早已敲定，卻連劇本都沒有。Mendes 回憶：「我收到一個包裹，裡面全是漫畫，卻沒有故事大綱，也沒有劇本。附函第一句寫著：『Marvel's Avengers 將於 2012 年 5 月 3 日上映』……那就是附函的第一句話。不是『我們很榮幸隨函附上資料……』，也不是『這是……的劇本』，而是上映日期。那就是第一句話。」
Morena Baccarin、Jessica Lucas、Mary Elizabeth Winstead 和 Cobie Smulders 都為 Agent Maria Hill 一角試鏡。最後由 Smulders 雀屏中選，而她開場戲的特技全由自己上陣，因為她是非常講求肢體表現的演員。
本片是菲律賓影史票房第 2 高的電影，票房超過 6.01 億 PHP（逾 1330 萬美元），僅次於 Iron Man 3（2013）。
Steve、Bruce 和 Natasha 站在即將起飛的 helicarrier 上那場戲，是在 New Mexico 州 Albuquerque 的一處停車場拍攝。只有地面和幾名臨演是真的，helicarrier 其餘部分全是電腦動畫。
Joss Whedon 作品 Buffy the Vampire Slayer（1997）的 Alyson Hannigan，也是片中飾演 The Other 的 Alexis Denisof 的妻子，她推薦了 How I Met Your Mother（2005）的搭檔 Cobie Smulders 演出 Agent Maria Hill。
Clark Gregg（Agent Phil Coulson）和 Ashley Johnson（Waitress）同一年在 Joss Whedon 的 Much Ado About Nothing（1993）中合作，當時 Gregg 是臨時替另一位演員上陣。
攝影指導 Seamus McGarvey 以 1.85:1 而非 2.35:1 的比例拍攝本片，以應付角色身高落差：「我們需要畫面有足夠高度，才能把綠巨人浩克、Captain America 和個子小得多的 Black Widow 等所有角色都框進鏡頭裡。我們得讓每個人在畫面中都有優先地位與足夠寬度。此外，最後的決戰場面將是曼哈頓的一場大匯演，所以建築物的高度與垂直尺度會非常重要。」
Joss Whedon 原本不打算讓各英雄獨立電影中的配角出現在本片，理由是「你必須讓角色脫離他們的支援系統，才能營造出團隊所需的那種孤立感」。不過他最終還是決定找來 Stellan Skarsgård（Dr. Selvig）、Paul Bettany（Jarvis）與 Gwyneth Paltrow（Pepper Potts）演出。Paltrow 是 Robert Downey Jr. 堅持才加入的，因為他需要她來展現 Tony 這個角色在《鋼鐵人》前 2 集之後的成長。Whedon 與 Downey Jr. 隨後討論了 Tony 和 Pepper 的關係該如何運作，並密切合作處理 Paltrow 的戲份，Whedon 還把這些戲比作《瘦子》（1934）。
Samuel L. Jackson 飾演的 Nick Fury 出自 Ultimate Marvel 宇宙，該宇宙於 2000 年創立，旨在為二十一世紀重新構想並更新漫威英雄。Fury 的外貌其實就是以 Jackson 為藍本，而 Jackson 本人也授權漫威這麼做。後來，漫威便依據這個外貌與他的明星號召力，讓 Jackson 從《鋼鐵人》（2008）起在漫威電影宇宙所有作品中飾演 Fury。
為了準備 Agent Clint Barton（Hawkeye）一角，Jeremy Renner 接受奧運射箭選手的訓練。導演 Joss Whedon 後來表示，他百看不厭 Hawkeye 一邊望向別處一邊射箭的模樣。
Joss Whedon 解釋，復仇者聯盟 2 位創始成員 Ant-Man 與 Wasp 之所以從劇本中刪去，是因為本片角色已經太多。此外，編劇們也不希望 Ant-Man 在個人電影上映前就先出現在漫威電影宇宙。
五角大廈表示他們「無法接受神盾局這種不切實際的設定，以及我們在其中的位置」。（進一步說，神盾局究竟是國家級還是國際級機構，片中始終語焉不詳，而五角大廈不喜歡美軍可能聽命於美國政府以外任何人的暗示。）因此拒絕參與本片。不過，美國陸軍倒是參與了。
Joanna Robinson 在《MCU: The Reign of Marvel Studios》一書中寫道，Mark Ruffalo 獲選飾演 Bruce Banner，距離 2010 年 Comic-Con 的正式宣布只有幾個小時：「漫威影業與 Ruffalo 的代表一路談合約談到最後一刻。Comic-Con 座談會前一晚，Ruffalo 接到經紀人來電：『凌晨 5 點往窗外看。如果有車，角色就是你的；如果沒有，回去睡吧。』隔天早上，一輛禮車等在那裡。Ruffalo 跌跌撞撞上了車，趕往機場搭機飛往聖地牙哥。」
這是首部獲得 CinemaScore「A+」評價的漫畫改編電影。
Scarlett Johansson 與 Cobie Smulders 的丈夫都是《Saturday Night Live》（1975）的班底。Johansson 嫁給 Colin Jost，Smulders 嫁給 Taran Killam。1970 年代，SNL 曾播出漫威與 DC 角色一同參加晚宴的短劇。漫威角色包括綠巨人浩克與 Ant-Man，2 人後來在《Avengers: Endgame》（2019）中同台演出。
全員同時在城裡的機會少之又少，但有一晚大夥正好都在，Chris Evans 便傳了一則寫著「Assemble」（本片標語）的簡訊給所有人，促成一行人外出狂歡。Clark Gregg 表示，這是他收過最喜歡的一則簡訊。
Tom Hiddleston 形容與 Robert Downey Jr. 合作「就像和 Roger Federer 打網球」。
這部片的中文片名為「復仇者聯盟」，而網路粉絲與社群則愛把片名簡稱為「復聯」，恰好與中文裡「婦聯」的簡稱同音。由於用常見的中文拼音輸入法打這個同音詞比較方便，網路論壇與社群後來便這樣稱呼《復仇者聯盟》。
Tom Hiddleston 透露，Chris Hemsworth 在某場戲裡真的打了他一拳。Hiddleston 在《The Late Show with Stephen Colbert》(2015) 回憶這段經歷時說：「跟 Chris Hemsworth 對打，你注定會輸，認了吧。拍片時，打鬥全靠角度。你得抓準編排中各個部位的角度來說故事，但只需要打一次就好。《復仇者聯盟》裡有場戲是 Thor 要賞 Loki 一巴掌，而我戴著那對約 30 磅重的角。我實在演不出那一擊、那一巴掌的效果。所以我直接跟 Chris 說：『我覺得你乾脆直接打我的臉。』這主意糟透了。我像石頭一樣倒下去。」他補充：「而且我想，在舞台上演出打鬥時，你得每晚都來一遍，演個 100 多場。要是天天被 Chris Hemsworth 打臉，我不知道自己撐不撐得住。那根本無法長久。」
根據編劇兼導演 Joss Whedon 的說法，本片深受 1960 年代初期《復仇者聯盟》漫畫影響，他從小就是這些漫畫的粉絲：「在那些漫畫裡，這些人根本不該待在同一個房間，更別說同一個團隊了，而這正是家庭的定義。」
Samuel L. Jackson 最初被選為 Nick Fury 時，一口氣簽下 9 部片約。他說：「你得活多久才能拍完 9 部電影？這可不是世上最快的過程。我哪知道他們會在大概 2 年半內拍完 9 部片。這也太瘋狂了吧！」
在一場刪減片段中，Steve Rogers 坐在 Stark Tower 外頭的咖啡店，畫著現代紐約的天際線。由 Ashley Johnson 飾演的女服務生問 Steve 是不是在等 Iron Man 飛過，很多客人都會這樣等。她告訴他想坐多久都行，並說：「我們有免費無線網路。」他回問：「無線電？」她走開後，附近一位由 Stan Lee 飾演的客人對 Steve 說：「跟她要電話啦，你這個笨蛋。」這場戲原本安排在 Steve 打沙袋那場戲之前。在最終版電影裡，Johnson 和 Lee 只出現在片尾的新聞訪問中。

含劇透的冷知識

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在片尾字幕中段的蒙太奇裡，依序出現 Robert Downey Jr.、Chris Evans、Mark Ruffalo、Chris Hemsworth、Scarlett Johansson 和 Jeremy Renner 的名字，外加各自對應的符號。在《Avengers: Endgame》(2019) 的片尾字幕中段蒙太奇裡，他們則以相反順序出現，補齊參與該片的所有 MCU 演員名單（包括他們自己手寫的牌子），完成一個循環。
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Dr. Selvig 研究 Tesseract 的設施其實由 3 個房間組成。Tesseract 所在的艙室與 Dr. Selvig 擺放電腦的地方之間有一道門，這個區域後方還有另一道門。Tesseract 艙室就是 Plum Brook Station 太空動力設施（SPF）的真空艙。下一個房間是組裝室，第 3 個則是振動聲學艙。3 個房間之間有軌道相連，方便在之間運送受測物品。
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（約 2 小時處）拍攝 Loki 對 Hulk 大吼那場戲時，Tom Hiddleston 的腿上綁了繩子，由於 Hulk 全是 CGI，繩子一拉，看起來就像 Hulk 抓住了他。Tom 知道台詞講到一半繩子會被拉，但不知道確切時機，以免自己事先有心理準備。編劇兼導演 Joss Whedon 後來稱這段「布娃娃橋段」是他在本片最得意的個人成就。
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空母艦上的場景是在各自獨立的片場拍攝。艦橋佈景花了3週時間拍攝，導演喬斯溫登拍完後很樂意離開，因為地板實在滑得誇張。停機坪則是在沙漠中一條真實跑道上拍攝，當地非常炎熱（風的效果是後製時加上去的）。艦上「叉骨」區塊、也就是班納實驗室所在之處，在造船學中稱為「well deck」，提供一個有遮蔽的停泊區，通常用來放出小艇或氣墊船載運部隊上岸。片中加進了空母艦起飛的畫面，否則觀眾可能無法接受這個設定。原本的構想是讓飛船製造大片雲層來隱藏行蹤，但最後他們採用類似《誰與爭鋒》中的反射面板，讓飛船隱形（溫登稱之為「布洛斯南時期的龐德式選擇」）。
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鷹眼原本打從一開始就該是復仇者聯盟的一員，編劇兼導演喬斯溫登也為他寫了詳盡的背景故事，卻因時間限制連提都提不了。這促成了洗腦的支線劇情，溫登發明這段是為了讓傑瑞米雷納有有趣的東西可演（儘管據說雷納並不喜歡這條故事線）。在規劃階段，鷹眼曾被設想為馬戲團表演者，受超級反派訓練，再被操弄去對抗團隊，基本上就是他616號正史起源故事的現代版。另一個階段則計畫讓他先在《鋼鐵人2》登場，身分是神盾局探員，與娜塔莎羅曼諾夫（即黑寡婦）及尼克福瑞密切合作。
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湯姆希德斯頓形容本片中的洛基自《雷神索爾》以來有所演變：「消失在一個由他自己搞出的超級核爆所產生的蟲洞裡，會是多愉快的體驗？我想洛基現身時，已經見識過一些事，心裡盤算的也不只是他哥哥和阿斯嘉而已。」為了呈現兄弟間的互動，克里斯漢斯沃特別向編劇兼導演喬斯溫登要求安排一場索爾與洛基的戲，因為索爾與父親的關係在《雷神索爾》中已經處理過了；這促成了兩人在山頂上的那場對話。
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整部片中，東尼史塔克都穿著一件Black Sabbath的T恤。Black Sabbath演唱了歌曲「Iron Man」，這首歌在《鋼鐵人》片尾可以聽到。
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根據喬斯溫登的說法，空母艦艦橋上螢幕的排列方式，是刻意設計成神盾局標誌的翅膀形狀。片尾進行維修時，其實可以在會議圓桌的桌腳看到老鷹的頭。
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（約2小時處）約2小時處，Tony Stark對上第一隻Chitauri Leviathan時，問J.A.R.V.I.S.是否聽過約拿的故事。據聖經記載，約拿是上帝派往尼尼微的先知。約拿違抗上帝的呼召而逃走，他所搭乘的船遇上大風暴，為了讓同船乘客免於上帝降怒，他跳海；一頭鯨魚將他吞下，3天後把他送到尼尼微。
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本片中神盾局的「第2階段」被發現是利用宇宙魔方製造武器，做法類似《美國隊長》中九頭蛇的計畫。這暗示了九頭蛇與神盾局之間更深的關聯，也就是漫威電影宇宙字面上的第2階段。
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馬克魯法洛形容布魯斯班納是「一個在自身兩面之間掙扎的人，一面黑暗、一面光明；他人生中的每一件事都經過控制問題的篩選。」他進一步形容班納的另一人格浩克是「一門脫韁的大砲。他是隊友們不確定自己想不想要的那個夥伴，就像往一群人中間丟一顆手榴彈，然後希望結果會是好的！」對編劇兼導演喬斯溫登而言，重要的是讓觀眾明白浩克本身並不是英雄，而且他有不同的方式處理自己的怒火：第一次被迫變身後，班納的浩克不受控制，兇猛殘暴，把怒氣發洩在一個他當時還不在乎的人身上；第2次則是班納選擇變成浩克，比之前好駕馭、也更願意合作。
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索爾在本片大部分時間都穿著阿斯嘉盔甲，但露出手臂，這是向他早期在漫畫中的造型致敬。他在空母艦上時，也被看到沒穿披風，這是呼應他在Ultimate Comics中的造型。
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編劇兼導演喬斯溫登曾看過湯姆希德斯頓在舞台劇《奧賽羅》中飾演卡西歐，得知希德斯頓將在《雷神索爾》中飾演洛基時非常高興。由於他覺得洛基在《雷神索爾》中仍相當令人同情，他擔心希德斯頓可能撐不起《復仇者聯盟》的主要反派。不過，溫登的朋友德魯高達向他保證，洛基在《雷神索爾》結尾墜入深淵又從另一頭出來，這肯定會讓他有點扭曲。這讓溫登有機會把洛基寫得像漫畫中一貫那樣有趣，同時也讓希德斯頓演出底下的悲傷與細膩。希德斯頓後來在訪談中證實這點，說道：「我可以告訴你，是他們所有人對抗我。我是那個超級反派。所以是鋼鐵人、浩克、美國隊長、索爾、鷹眼、黑寡婦和尼克福瑞組成一支隊伍，因為我變得太狠了。」
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史蒂夫穿著 Converse 鞋。該公司創立於 1908 年，二戰期間開始為士兵製作鞋履，因此這是他進入 21 世紀後仍認得的少數事物之一。
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索爾直到電影快演了 45 分鐘才登場。
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音效剪輯師克里斯多福·博伊斯表示，他經歷了複雜的過程來塑造浩克的聲音。最終成果「原來是（結合了）馬克·魯法洛、一些盧·弗里基諾，以及一點我和兩位紐西蘭人的聲音」。
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巴頓炸毀第一具空母引擎後，史塔克前去取回裝甲試圖修復，但他先前與索爾交手時留下的戰損卻不見了。
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開場場景位於新墨西哥州著名的雷達陣列，也就是《接觸未來》（1997 年）中與外星物種接觸的地點。在兩部電影裡，外星人都象徵人類在宇宙中的渺小地位。
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奇塔瑞人首次登場於《終極戰隊》的第一個故事線，該系列是漫威超級英雄起源的平行宇宙重述。在漫畫中，他們的領袖聲稱他們有許多名字，包括史克魯爾人。最初人們以為使用「奇塔瑞人」而非「史克魯爾人」是因為二十世紀福斯擁有驚奇四超人及其配角的版權。然而，漫威影業製作總裁凱文·費吉在接受採訪時表示，史克魯爾人的電影版權既不屬於漫威影業也不屬於二十世紀福斯。他們未被使用是因為喬斯·溫登不想在第一部電影中使用變形者。史克魯爾人最終在《驚奇隊長》（2019 年）中登場。
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（約 2 小時處）飛彈在曼哈頓上空發射時，飛行員宣布 2 分 30 秒後引爆。從那一刻到引爆的片段，正好是 2 分 30 秒的電影時間。
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片尾彩蛋場景是在小勞勃·道尼鼓勵重寫劇本後才加入的。東尼·史塔克墜回地球後，原本醒來只問：「接下來呢？」道尼認為這句台詞可以更有趣，於是導演喬斯·溫登給了他一些建議，包括去附近沙威瑪餐廳用餐的想法，最終被採用。該場景在全球首映後 1 天補拍。此後，全美沙威瑪銷量暴增。
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根據喬斯·溫登的說法，在片尾片段中加入薩諾斯是他的決定：「對我來說，他是最強大也最迷人的漫威反派。他是狠角色中的老祖宗，而且他愛上了死亡，我就是覺得這太可愛了。必須有人掌控一切，必須是洛基行動的幕後黑手，而我想『那一定是薩諾斯』。」
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據報導，曾拍攝一個場景：在最終戰役中，美國隊長救了一位試圖保護孫子們的老人。他告訴老人「帶他們去掩護」，但當他走開時，老人問他「隊長，真的是你嗎？」他轉身，注意到老人翻領上的二戰老兵徽章，便與他互相敬禮。美國隊長跑開後，孩子們問祖父「你認識他嗎？」，他回答「我們都認識他。」
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由於考森探員的死亡場景，漫威花了 3 次才讓美國電影協會將電影評為 PG-13 而非 R 級。原本可以看到洛基的權杖刺穿他的胸口。後來改為在洛基出現在他身後時加入一個駭人的音效，接著快速切到索爾的反應。
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小勞勃·道尼最初力勸喬斯·溫登讓東尼·史塔克成為主角：「我說，我需要出現在開場片段，東尼必須推動這部電影。他說，好吧，我們試試。我們試了，但行不通，因為這是不同類型的東西，每個人只是章魚的一條觸手。」
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（約 1 小時 40 分處）東尼·史塔克與洛基的對峙原本是後者繼續對復仇者聯盟發出連串威脅，但導演喬斯·溫登覺得效果不佳，於是重拍成東尼滑稽地向洛基吹噓。當東尼形容他的團隊是「地球最強英雄之類的」，指的是自 1963 年《復仇者聯盟》漫畫創刊號封面以來著名的標語。這句話也被用作動畫系列《復仇者聯盟：史上最強英雄戰隊》（2010 年）的副標題。
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所有以宇宙魔方為動力的武器，全都刻有九頭蛇的標誌。
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喬斯·溫登在 DVD 評論音軌中提到，無敵浩克在空母上掉進去的那架噴射機，是《魔鬼大帝：真實謊言》（1994 年）中使用過的噴射機。
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（約 39 分鐘處）德國警車被洛基炸飛後以車頭著地滑行，這完全是意外，因為它一開始沒能翻過去。
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（約2小時10分處）大約在2小時10分時，小辣椒（葛妮絲·派特洛）與東尼（小勞勃·道尼）在公寓裡翻看重建史塔克大樓的數位設計圖，那架昆式戰機並非復仇者聯盟總部的唯一線索。史塔克開始鋪陳重建史塔克大樓的計畫，攤開一疊分配給每位復仇者的區域設計圖，每張圖各以一個符號標示。由左至右分別是：索爾的鎚子、鷹眼的弓、美國隊長的盾牌、鋼鐵人的頭盔、黑寡婦的沙漏圖案，以及代表浩克的螺旋圖。接著他挑出美國隊長那一區的設計圖。
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本片中，鷹眼與黑寡婦都是左撇子，兩人的手槍都掛在左側腰際。
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考森探員打電話給東尼·史塔克時，史塔克為了閃避他，說道：「您已接通東尼·史塔克的『生命模型誘餌』。」這是在暗示漫畫中同名機器人，這些機器人後來在同樣有考森探員登場的「Marvel's Agents of SHIELD」第4季中扮演要角。
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本片原本以希爾探員（蔻碧·史莫德）事後向世界安全理事會回報復仇者聯盟與福瑞的決策作為開場與收尾，但因為與全片調性不合而作罷。理事會成員最初拍攝時被塑造成更寫實、更和善的人，他們只是盡己所能維護世界安全，但導演喬斯·溫登覺得他們看起來像「氣象播報員」（這些鏡頭收錄在藍光版的刪除片段中）。這些戲份後來重拍，氣氛變得陰森許多。
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攝影指導西默斯·麥克加維形容本片影像風格生猛而自然：「我們希望觀眾有身歷其境的感受，不想用漫畫感十足的畫面讓觀眾產生距離。我們大量運用斯坦尼康、搖臂和推軌移動攝影機，營造充滿動感的畫面，並選擇低角度等戲劇性十足的取景，塑造英雄氣勢。」
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喬斯·溫登向漫威建議，幕後應該有個更強大的反派在暗中謀劃，讓洛基得以征服地球，而這個人選非瘋狂泰坦薩諾斯莫屬。高層二話不說就同意了。
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編導喬斯·溫登表示，本片初剪版本長達3小時以上。藍光版收錄了約30分鐘的刪減片段，大多圍繞史蒂夫·羅傑斯（美國隊長）努力適應現代世界。克里斯·伊凡後來宣布，這些刪除片段將用於《美國隊長2：酷寒戰士》（2014）。
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（約1小時28分處）大約在1小時28分時，菲爾·考森探員——這個因幾乎現身所有先前漫威影業電影而深受粉絲喜愛的角色——在片中被賜死，讓復仇者聯盟有了復仇的對象。溫登在講評音軌中表示，殺死考森並非他的決定，而是漫威影業的凱文·費吉拍板定案。溫登後來讓考森在《神盾局特工》（2013）中回歸。
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片尾復仇者聯盟齊聚史塔克大樓與洛基對峙時，洛基抬頭看見所有復仇者站在他面前，個個怒氣沖天。洛基對他們開了個玩笑：「如果你們不介意的話，我現在就喝了那杯酒吧。」多數復仇者都不覺得好笑，只有東尼（當初提議請洛基喝酒的人）似乎對洛基這番緩和氣氛的嘗試露出一絲笑意。
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索爾有4次被打出鏡頭外：2次拜鋼鐵人所賜，2次則是被不可思議的浩克擊飛；編導喬斯·溫登在講評音軌中坦承，他就是愛把北歐神打出畫面。
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鷹眼與塞爾維格博士的藍眼睛是在後製階段後期才加上，好讓觀眾更清楚兩人正受洛基控制。原本安排鋼鐵人與被洗腦的鷹眼有一場短暫打鬥，藉此呼應鷹眼在漫畫中最初是鋼鐵人的反派。
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「Chitauri」這個名稱源自祖魯族神話，用來形容「來自天空的蛇族」。創作《The Ultimates》的Mark Millar是從David Icke的著作中借用此名，David Icke主張這些「Chitauri」其實是意圖支配人類的外星人。
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美國隊長告訴Tony：「[他]不是那種會犧牲奉獻的人。」但在這部片中他卻做到了，他引導核彈穿過傳送門摧毀Chitauri，還因此差點喪命。而在《復仇者聯盟：終局之戰》（2019）裡，Tony也犧牲自己阻止Thanos。
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漫畫中《復仇者聯盟》的2位創始成員曾出現在早期劇本草稿中，但最終並未納入本片：Ant-Man與The Wasp。他們被已建立的角色Clint Barton（即Hawkeye）和Natasha Romanoff（即Black Widow）取代，好讓神盾局更融入故事。Ant-Man（Scott Lang）與Hope van Dyne後來在《蟻人》（2015）首度登場，van Dyne則在《蟻人與黃蜂女》（2018）以Wasp的身分現身。Ant-Man最終也參與了《復仇者聯盟》的事件，不過是在《復仇者聯盟：終局之戰》（2019）的平行時間線中。
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在Tony提到Shawarma餐廳之前，美國隊長與Chitauri士兵搏鬥時，背景中就能短暫瞥見這家店。
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（約1小時30分處）約在1小時30分時，飾演清潔工、發現剛從Helicarrier墜落的Banner的Harry Dean Stanton問道：「你是外星人嗎？」Stanton最為人熟知的是在《異形》（1979）中飾演Brett。Stanton的加入純屬巧合：其中1位工作人員當時正在為他拍攝紀錄片，因此得以邀請他參與。導演Joss Whedon後來稱Stanton的角色為「Hulk的心靈導師」。
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Tony與Steve彼此不斷鬥嘴、以及在Helicarrier上幾乎正面衝突的戲份，其實拍了更多。Loki被捕後，Steve原本要對Tony的父親Howard說出刻薄的話。後來Coulson死後，Tony原本要憤怒地對Steve大吼：「我們不是軍人！」然而，當第1場戲被剪掉後，Robert Downey Jr.覺得Tony對Steve的怒氣已失去鋪陳，於是用較為收斂的方式重講了那句台詞。角色之間持續的摩擦，預示了他們在《Captain America: Civil War》（2016）的故事線，也就是2人對超級英雄註冊制度各持相反立場。
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片中有2處口頭台詞向早期的《無敵浩克》漫畫致敬。美國隊長下達命令時說「Hulk, smash」，這是Hulk在漫畫及《無敵浩克》（2008）中都說過的口頭禪。Hulk痛扁Loki之後說「Puny god」，則是呼應Hulk另一句常被複述的台詞「Puny humans」。Hulk第1次在大銀幕上說「Puny human」，是在《Hulk》（2003）一段短暫的夢境中，當時Hulk穿過鏡子掐住Banner的脖子。
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Robert Downey Jr.曾向Marvel的製作經理請求，讓他帶走Stark Tower上那個字母「A」，但遭到拒絕。不過在他隔年生日時，經理把它當作禮物送給了他。
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在電影的講評音軌中，編劇兼導演Joss Whedon坦承，他並不喜歡訴諸「Keystone Army」這種套路，也就是只要摧毀Chitauri的母艦就能擊敗他們（類似《Independence Day》（1996）的做法），但為了避免戰鬥無止境地打下去，這麼做有其必要。
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美國隊長在quinjet上與Agent Coulson交談時，Steve正在觀看《無敵浩克》（2008）中的大學之戰。
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在最終決戰場景中，Thor短暫停留的那棟建築是Chrysler Building。這棟建築也與蜘蛛人有所關聯，蜘蛛人曾多次被描繪成棲身於其中1座老鷹石像上。
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片頭Agent Coulson抵達Stark Tower時，Pepper稱Coulson為「Phil」。Tony裝作驚訝，說「他的名字叫Agent」。然而後來Iron Man與Loki對峙時，Tony卻稱Agent Coulson為「Phil」。
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（約17分處）約在17分鐘時，Mark Ruffalo即興加了搖晃嬰兒搖籃的動作，當時他在廢棄屋裡對Natasha Romanov（Black Widow）說：「Well, I don't all the time get what I want」。那個搖籃剛好是現場的布景道具，但讓導演Joss Whedon欣喜的是，Ruffalo注意到了它，而他的動作讓這句台詞多了一點戲劇張力。
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（約2小時處）約在2小時時，Iron Man穿過1隻Leviathan後，可以看到他墜落在地面，前方正是1家Shawarma Palace，這家店後來出現在片尾字幕後的彩蛋場景中。
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在片尾彩蛋場景中，Pepper Potts給Tony Stark看1段重建Stark Tower頂部的計畫全像投影。投影中，建築中央清楚可見1架Quinjet，這是片中暗示Stark Tower可能成為復仇者聯盟未來總部的諸多線索之一（正如漫畫系列中所發生的）。
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（約54分處）根據編劇兼導演Joss Whedon的說法，「That man is playing Galaga!」這句台詞是Robert Downey Jr.即興加的，效果太好，Whedon便決定在「那個人」的控制台上加進Galaga的畫面，作為這場戲的收尾笑點。
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片尾大戰中被壓爛的那輛熱狗車，正是Chris Evans在《敗者為王》（2010）裡用過的那一輛。
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Black Widow審問Loki的那場戲接近尾聲時，Loki罵她是「mewling quim」，這在迪士尼電影裡可不是尋常會出現的字眼，因為「quim」是過時的女性生殖器粗俗用語。編導Joss Whedon認為這句台詞過得了關，因為他設定阿斯嘉人講的是伊莉莎白時代的英文，而且仍帶有性別歧視的觀念，所以Loki在Widow自憐自艾的演出中，終究會露出這醜陋的一面。
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（約37分處）約37分鐘時，Jasper Sitwell在本片露臉，這個角色在《美國隊長2：酷寒戰士》（2014）中被揭露是九頭蛇的特工。他就是透過臉部辨識系統，率先在德國找到Loki的那名探員。
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在一段刪減片段中，Bruce Banner與警衛（Harry Dean Stanton飾）交談，之後警衛把機車送給Bruce。片尾大戰時Bruce騎來的正是這輛機車。
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（約24分處）約24分鐘時，Stark Tower矗立在原本大都會人壽大樓的位置。Pepper正在端詳的那座大樓數位模型顯示，大樓底部三分之一仍保留大都會人壽大樓的造型，其餘樓層則重新設計過。
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Erik Selvig打造的傳送門首次啟動時，中央的部件開始旋轉，那是一個近乎球形的部件，一側還突出另一個錐狀部件，外形與Bifröst極為相似。考慮到這東西出自Loki之手，這樣的設計也說得通。
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自從登上空天母艦後，Bruce Banner就穿著一件紫色襯衫。在漫畫裡，Hulk主要穿的是紫色褲子。
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劇組聘請了俄亥俄州391憲兵營的25名成員參與紐約市遇襲的戲，讓戰鬥場面更逼真。導演Joss Whedon也從戰爭片汲取靈感，尤其是那種在不同角色之間來回切換的剪接手法。他表示，自己大概會刪掉好幾顆角色單純在做自己事的鏡頭，但製片要求保留，因為他們認為這些鏡頭對角色塑造很重要，也能呈現這些英雄如何真正成為復仇者聯盟。
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《復仇者聯盟》的預告片出現了「some assembly required」這句台詞。這也正好是Joss Whedon所編寫的《魔法奇兵》（1997）第2季於1997年播出的一集標題。
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雖然有些觀眾可能對Hawkeye靠著一支箭植入病毒就癱瘓電腦這點很有意見，編導Joss Whedon在講評音軌上開玩笑地為這個安排辯護，他說：「這是病毒箭耶！這種事完全可能發生！別笑我啦。」
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編導Joss Whedon透露，Jeremy Renner（飾Hawkeye）在與Scarlett Johansson（飾Black Widow）對打戲的休息空檔扭傷了脖子；這純粹是片場的意外，並非拍攝時發生，卻導致製作停擺了好幾天。Johansson於是重新調整行程，好讓她能先和他把這場打戲拍完，而不是兩人各自和自己的替身對打。在片尾大戰Hawkeye破窗而入的那場戲裡，親自上陣的Renner甚至還從背部到肩膀拉傷了一條肌肉。
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（約2小時10分處）片尾，Nick Fury的電腦螢幕上出現女服務生Beth的新聞片段時，檔案被標示為神盾局File A113。A113是加州藝術學院動畫教室的門牌號碼。這個A113彩蛋是Pixar與迪士尼電影裡的慣用笑哏，最早始於《玩具總動員》（1995），而該片的部分劇本正是由Joss Whedon所寫，本片則由他擔任編導。
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（約19分處）約19分鐘時，Black Widow剛和Bruce Banner博士談妥協助神盾局的事，隨即叫停了抓捕小隊，此時有幾名隊員手持的武器槍管透出藍光。由於這些武器和Steve Rogers日後發現的九頭蛇武器幾乎一模一樣，這暗示了Fury的「第二階段」計畫，也就是把宇宙魔方的能量武器化。
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（約1小時14分處）約1小時14分鐘時，Black Widow與Bruce Banner被炸到空天母艦較下層的甲板，這觸發了Banner變身成Hulk。變身過程中，他從一處平台摔到地面上。地面上漆著「WARNING: CONTENTS UNDER PRESSURE」字樣和幾個小箭頭，而那些箭頭恰好指向Banner。
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浩克的隔離艙是片場最難作業的佈景之一，重達18噸，因此要把它傾斜來拍攝索爾被關在裡面、在牆上彈來彈去的畫面，可說難如登天。此外，當有人站在艙中央時，可怕的回音讓在裡面收音簡直是場惡夢。
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在片尾彩蛋中，美國隊長是唯一沒吃東西的人。這是因為克里斯伊凡在本片殺青後剃了平頭、留起鬍子，後來被找回來補拍這場戲時，由於正在拍《末日列車》（2013），無法把鬍子刮掉，劇組只好替他裝上義顎。他用手遮住臉，是因為義顎讓他看起來像被一群憤怒的蜜蜂螫過，而且戴著義顎根本沒辦法吃東西或說話。
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約在48分鐘處，復仇者聯盟抓到洛基並把他關進玻璃牢籠後，洛基與尼克福瑞（山繆傑克森飾）交談時說出「unlimited power」這幾個字。這正是山繆傑克森飾演的角色魅使雲度，在《星際大戰三部曲：西斯大帝的復仇》（2005）中聽到的帕爾帕廷皇帝最後一句台詞，當時帕爾帕廷正以原力閃電電擊他，害他墜樓身亡。
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東尼史塔克隨口就把另外3位主要角色—洛基、索爾和鷹眼—拿電影角色或片名來稱呼。他叫洛基「Reindeer Games」、索爾「Point Break」、鷹眼「Legolas」。
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（約1小時6分鐘處）大約在1小時6分鐘的時候，美國隊長在空天母艦的安全儲藏區內發現武器與頭盔，其中步槍上還印有九頭蛇的標誌。有些人或許會誤以為那是「第二階段」的武器，但事實並非如此，那些其實是原本就查扣下來的裝備。
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最終決戰中，史塔克大樓遭到重創，公司標誌被打壞，片尾只剩尾端那個發光的「A」。這個「A」後來就成了復仇者聯盟的標誌。
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（約32分鐘處）約在32分鐘處，羅曼諾夫探員（史嘉蕾喬韓森飾）在空天母艦上帶羅傑斯隊長（克里斯伊凡飾）和布魯斯班納（馬克魯法洛飾）參觀時，身穿黑色外套和長褲，內搭紅色上衣，正好呼應她代號「黑寡婦」的經典配色。
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（約37分鐘處）約在37分鐘處，洛基被形容為他故鄉世界的國王。不久後，復仇者聯盟在德國追查洛基下落時，得知他人在「22 Königstrasse」，也就是國王街22號。
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（約55分鐘處）約在55分鐘處，東尼史塔克告訴布魯斯班納，他很欣賞對方在反電子碰撞方面的研究。電子與反電子（即正子）相撞時會互相湮滅，並產生高能光子，也就是伽瑪射線；這正是布魯斯班納變成無敵浩克的虛構原理。
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洛基被囚禁在空天母艦上時，監控他的電腦螢幕顯示出牢房的紅外線影像。由於洛基本身是冰霜巨人，他的體溫在畫面上呈現藍色（低溫）。
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（約27分鐘處）約在27分鐘處，考森探員造訪史塔克大樓時，小辣椒問起他在波特蘭的那位大提琴手。約在53分鐘處，東尼也對考森說可以載他飛去波特蘭。這名女子後來成為《神盾局特工》（2013）某一集的劇情關鍵。考森第一次打電話給東尼時，東尼開玩笑地回答：「您撥的是東尼史塔克的LMD（生命模型替身）。」LMD後來也成了《神盾局特工》影集的重要劇情元素。這同時也是向漫威電影宇宙之前的電視電影《Nick Fury: Agent of S.H.I.E.L.D.》致敬。
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班納博士說出「這是我的秘密，隊長：我永遠都在生氣」的那場戲，有一段NG畫面，是馬克魯法洛看到眼前情況後嚇壞了，對朋友們大喊「兄弟們！你們自求多福吧！」然後拔腿就跑。
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（約1小時9分鐘處）約在1小時9分鐘處，福瑞和復仇者聯盟在空天母艦上爭吵時，角色們說出的某些話，恰好預示了後續電影的劇情：史蒂夫問東尼脫下盔甲後還剩下什麼，這個主題在《鋼鐵人3》（2013）中被深入探討；福瑞嚴厲斥責索爾，說外星物種跑到他的星球「炸東西」，這在《雷神索爾2：黑暗世界》（2013）中黑暗精靈入侵阿斯嘉時應驗。最不起眼的一句（諷刺的是，它後來成了整個電影宇宙最大的劇情關鍵），是布魯斯問娜塔莎美國隊長是否在威脅觀察名單上，她回答「我們全都是」。在《美國隊長2：酷寒戰士》（2014）中，史蒂夫（連帶娜塔莎）在尼克福瑞「遇害」後成了神盾局的通緝犯。娜塔莎也提到神盾局會監控潛在威脅，這點在本片中也著墨甚多。最後，史蒂夫叫東尼穿上盔甲，好「過個幾招」；在《美國隊長3：英雄內戰》（2016）中，美國隊長和鋼鐵人果然有數場近身搏鬥。
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根據視覺特效總監的說法，喬斯溫登不喜歡鋼鐵人飛行時的「小叮噹姿勢」，因此堅持本片中的盔甲要配備噴射背包，讓他的雙手（護手）能空出來，進而造就片中那些帥氣的「牛仔」姿勢。
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（約48分鐘處）約48分鐘處，Thor在森林裡攻擊Iron Man時，J.A.R.V.I.S.告知Tony Stark他的裝甲能量已超過400%。鏡頭切到Iron Man頭盔內部時，可看到實際數值「475」，出現在畫面左側、靠近Tony Stark臉頰的位置。
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（約55分鐘處）大約55分鐘時，復仇者們正在討論Loki與他的權杖，Fury問Loki究竟是如何把Hawkeye和Dr. Erik Selvig收為己用，將他們「變成自己的飛天猴子」；Thor聽不懂這個梗，但Captain America說他懂。這是向《綠野仙蹤》（1939）致敬，片中西方壞女巫的手下就包括一群巨大的飛猴。該片於1939年上映，所以Captain America在被冰封前很可能看過；Thor則來自另一個世界，沒看過這部片，因此完全沒聽懂這個笑話。Chris Evans起初擔心自己那句「我懂這個梗」會讓Steve顯得很遜，但最後他很喜歡這句話在戲院裡引起的反應。
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（約19分鐘處）大約19分鐘時，Nick Fury（Samuel L. Jackson）向理事會表示「第二階段還沒準備好」。後來Tony Stark解讀神盾局的機密檔案時，便追問Nick Fury「第二階段」是什麼。這是向Marvel Cinematic Universe的電影階段致敬：本片是第1階段的收尾，而Iron Man 3（2013）則是第2階段的開端。
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德國那場戲中，Captain America當面質問Loki，說他是「一個自認高高在上的人」，這場戲必須重拍，讓幾名跪地的路人隨著Cap走過而重新站起來，否則Cap自己反倒諷刺地成了高高在上的人。
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原本考慮在片尾彩蛋同時引入Shang-Chi與The Mandarin，但最終沒有成事，因為北京開發團隊不希望這個系列出現中國反派。The Mandarin後來在Iron Man 3（2013）登場，不過那個角色最終被揭穿是冒牌貨，而且並非中國人。北京方面後來讓步，Shang-Chi與The Mandarin才在尚氣與十環傳奇（2021）中正式登場。
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（約53分鐘處）大約53分鐘時，根據Joss Whedon的講評，Bruce Banner那句形容Loki的「你聞得出他身上的瘋狂」，是為Hulk在Stark Tower對上Loki埋下的伏筆。原本的構想是Loki會變出多個分身，Hulk只能靠氣味分辨Loki本尊在哪裡，只有真正的Loki才有氣味。
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導演Joss Whedon鼓勵演員在片場即興發揮。據說Iron Man那段「乾脆明天別來了」的演說是Robert Downey Jr.即興講的，Tony說他的弧形反應爐是「糟糕的特權」也是。Whedon還向Downey Jr.提議「公園裡的莎士比亞」，Downey Jr.便自己加上了那句「令堂知道你穿-eth她的窗簾嗎？」
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Loki的權杖在他與Cap、Iron Man對打時（約30分鐘處）斷裂，而大約40分鐘處、與Cap對打之前，可以看到權杖在心靈寶石下方還有一截下刃；那場打鬥之後、其他所有場景，以及Age of Ultron中，這截下刃都不見了。
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片尾彩蛋中，餐廳牆上可以看到一個大大的字母「A」。這看似明顯是在指復仇者聯盟，其實那是一張衛生檢查合格證。字母評級類似學校的成績制度，所以「A」是餐飲場所所能拿到的最高分。
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Loki在牢房場景中與黑寡婦交談時，提到自己對黑寡婦的過去和「Dreykov的女兒」瞭若指掌；這是指黑寡婦年輕時在布達佩斯的一次暗殺行動中殺了一個小女孩，這段往事後來在Marvel電影黑寡婦（2021）中呈現。紐約大戰期間，Widow對Hawkeye說這「簡直跟布達佩斯那次一模一樣」，但Hawkeye對布達佩斯的記憶顯然完全不同。黑寡婦（2021）揭露，布達佩斯任務是黑寡婦進入神盾局的門票，她和Hawkeye在炸掉一棟5層樓建築後與半支匈牙利軍隊交火，不過Hawkeye印象更深刻的，大概是兩人為了躲避當局而藏了10天（其中2天躲在通風管裡）。
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（約30分鐘處）為了讓Chitauri徹底呈現外星感，他們有4根拇指，每隻手各2根。Loki與The Other交談時可以看到這一點。
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（約2小時5分處）浩克以怒吼把鋼鐵人喚醒的橋段，是馬克·魯法洛在進行動態捕捉演出時即興加上的。
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（約21分處）美國隊長登場的第一場戲裡，他在健身房猛擊沙袋，力道之大讓鐵鍊斷裂、沙袋應聲落地。這與同樣由喬斯·溫登執導的《The Gift》（2001）中一幕相互呼應：芭菲也是重擊沙袋，打到鐵鍊斷開、沙袋砸落地面。
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（約1小時11分處）大約在1小時11分時，班納談到自己曾把子彈塞進嘴裡試圖自盡，結果浩克「把它吐了出來」。在《無敵浩克》（2008）的一段刪減片段中，班納前去尋死，卻顯然根本沒機會開槍，因為浩克已開始現身阻止他。不過在電玩遊戲《無敵浩克》（2008）裡，開場動畫清楚顯示浩克把子彈吐了出來。
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片中東尼·史塔克在某個時刻穿著一件黑色安息日樂團的T恤，那正是他開始在低潮中凝聚團隊的時候。這件T恤的圖案出自《Never Say Die》專輯封面。
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詹姆斯·羅德中校原本被考慮在片尾字幕後彩蛋中客串，穿著他的戰爭機器裝甲現身，卻發現自己趕到時戰鬥早已結束，於是坐下來與《復仇者聯盟》成員同席；但這場戲最後被捨棄，只留下復仇者們一起用餐的畫面。
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CGI浩克的身體是參照長島健美選手兼艷舞舞者史蒂夫·羅姆打造，浩克的臉部則以馬克·魯法洛為範本。
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片中那些單引擎戰鬥機是電腦繪製的洛克希德·馬丁F-35閃電II。F-35在好幾場戲中短暫亮相，包括一段機體由前飛轉為向量推力懸停模式、以便發射25毫米機砲的畫面。當時F-35仍在研發階段，甚至要到2015年底才具備基本作戰能力。
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雖然美國隊長與東尼·史塔克的關係常被描寫得劍拔弩張，例如本片裡兩人在空母實驗室爭吵的那場戲，還有《Ultron》中東尼在巴頓家中惹怒羅傑斯，當然更別提《復仇者聯盟：無限之戰》（2018）與《復仇者聯盟：終局之戰》（2019）及之後的一連串事件；東尼甚至一度看似失望地說出「這就是我爸念念不忘的那個人？」不過在本片中，東尼與洛基對峙、向他介紹團隊成員時，倒是給了隊長一句難得的讚美。東尼形容隊長是「超級士兵，活著的傳奇，而且還真對得起這個傳奇」。
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約在2:01:34，就在東尼·史塔克飛進奇塔瑞巨獸口中之前，他問賈維斯：「賈維斯，你聽過約拿的故事嗎？」賈維斯（保羅·貝特尼）回答：「呃……我不覺得他是什麼榜樣。」9年前，貝特尼在《Master and Commander: The Far Side of the World》（2003）中飾演史蒂芬·馬圖林醫生。該片其中一條支線，就是船員們認為連番厄運是某位被他們視為「約拿」的同伴帶來的。
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小勞勃·道尼談到開拍第1天的克里斯·漢斯沃時說：「我們得打斷他的膝蓋，得把他解決掉。這傢伙太帥了，又高又有魅力，去他的！」
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戴米恩·波提耶以為自己被選中演出超級斯克魯爾人，直到上妝時才被告知他其實是要演薩諾斯。他說：「他們保密到家，因為不想提前爆雷……我是到他們替我翻模做臉部雕塑時才知道的。」
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娜塔莎與挾持者搏鬥時所播放的音樂，是在向英國電視劇《復仇者聯盟》致敬。
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小勞勃·道尼覺得鋼鐵人甦醒的那場戲，對白可以再俐落一點，於是請喬斯·溫登補寫幾句。最後獲選採用的其中一句（沙威瑪的哏），靈感來自尼可拉斯·布蘭登（《Buffy the Vampire Slayer》（1997）中的詹德）的一段訪談。尼可拉斯在訪談中提到：「有沒有人想去吃點沙威瑪？」
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導演喬斯溫登在撰寫娜塔莎羅曼諾夫（即黑寡婦）以俄語開場的那場戲時玩得很開心，因為他求學時主修俄語與俄羅斯文學。這也是劇本歷經多個版本中唯一從未更動的一場戲，因為它用上了他常用的主題之一：一名弱小無助的女子被攻擊者逼到角落，而對方很快就發現她並不如外表那般柔弱（後來黑寡婦在片中對洛基故技重施）。雖然整層樓都為這場特技打鬥鋪了薄墊，據說特技指導對黑寡婦的服裝頗有微詞；她裸露的手臂與絲襪讓他們無法在替身的肘部與膝蓋加裝護墊。
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（約56分鐘處）約在56分鐘時，布魯斯班納提到他上次待在紐約市時「把哈林區給拆了」。這是呼應《無敵浩克》（2008），當時浩克在紐約哈林區與惡煞對戰。
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（約55分鐘處）克里斯伊凡對自己角色的台詞「I understood that reference!」感到沒把握，因為他擔心觀眾會因此覺得他的角色不夠聰明。不過，他與觀眾一起看片後很快就安心了，因為他發現觀眾覺得這句台詞很幽默，而不是很蠢。
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馬克魯法洛聲稱自己是迄今（2012）唯一在同一部電影中同時飾演浩克與布魯斯班納的演員。嚴格說來，艾瑞克巴納與艾德華諾頓都曾為各自版本的浩克做過動態捕捉，但魯法洛是第一位透過表演捕捉在片場即時演出浩克的演員。
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塞爾維格博士研究宇宙魔方的設施是Plum Brook Station，一座位於俄亥俄州桑達斯基附近的NASA設施。多年來，它的存在一直對大眾保密。它擁有全球最大的真空艙，以及最大的振動聲學艙。這座設施曾測試Tesla Roadster，以確保它能安全搭乘Falcon Heavy Lift Vehicle上太空。洛基用來逃脫的隧道原本是用來種植蘑菇的。
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（約2小時處）洛基被無敵浩克猛摔後那副驚恐的表情，是動畫總監Marc Chu猛力反覆搖晃湯姆希德斯頓所製造出來的效果。
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每個角色登場時，前一場戲都會先提到該角色。開頭是福瑞說要召集團隊其餘成員，接著下一場戲就是黑寡婦接到召集電話。在該場戲中，她被交代要帶回「那個大塊頭」，指的正是浩克。下一場戲則是她引誘布魯斯班納。再下一場戲，福瑞與世界安全理事會視訊會議時說戰爭是靠士兵打贏的，接著下一場戲就是美國隊長。在該場戲中，他說宇宙魔方當初就該留在海裡，接著下一場戲就是鋼鐵人泡在水裡。然而，在索爾登場後，這個幾乎每部電影都會用到的串場手法就破功了。
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（約46分鐘處）索爾把洛基從昆式戰機上帶到山腰後，兩人交談時有2隻大烏鴉從他們身旁飛過。在北歐神話中，索爾的父親奧丁有2隻烏鴉，分別是福金與霧尼，牠們會從米德加爾特（地球）帶消息給奧丁。
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在《鋼鐵人2》（2010）中，福瑞局長告訴史塔克，他們需要鋼鐵人，但不需要他本人；他們想請史塔克當顧問。到了本片，考森來訪時，史塔克就拿「顧問時間」來調侃他。
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東尼史塔克的Acura敞篷跑車既不是2012年NSX Concept概念展示車，也不是2015年下一代油電混合Acura NSX的實際原型車。它是由本田北美首席設計師Dave Marek專為本片量身打造。所謂的「捐贈車」是一輛來自亞利桑那州的1991年NSX，里程表上跑了252,000英里。片中這輛車的內裝幾乎全為原廠配置，中控台上甚至還留著原廠卡帶播放機。
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這些外景戲原本設定在德國，實際上卻是在俄亥俄州克里夫蘭市中心拍攝，畫面中出現不少克里夫蘭的歷史地標，包括 Tower City、Higbee Building and Casino、Renaissance Building，以及 Soldiers' and Sailors' Monument。

復仇者聯盟：167 則幕後冷知識

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