Изначально режиссером картины должен был стать Брайан Сингер. Однако он предпочел возглавить постановку «Возвращение Супермена» (2006). Эстафетную палочку передал ему никто иной как Бретт Рэтнер. Брайан ушел из проекта по-королевски, прихватив с собой большую часть съемочной бригады во главе с композитором Джоном Оттменом и сценаристами Майклом Догерти и Дэном Харрисом.

Интересно, что Сингер заявил, что с удовольствием бы поработал над триквелом, если бы руководство студии «20th Century Fox» согласилось бы перенести дату релиза, но студия просто предпочла найти другую кандидатуру. Этим человеком должен был стать Мэттью Вон. Однако последний покинул проект спустя 9 недель по семейным обстоятельствам. Тогда режиссерское кресло предложили относительно свободному Бретту Рэтнеру. Брэтт, претендовавший на получение вакансии режиссера еще в рамках дебютной картины френчайза, с радостью согласился.

Мэгги Грэйс вела переговоры насчет получения роли Китти Прайд, однако впоследствии выяснилось, что график съемок картины совпадает с графиком съемок второго сезона сериала «Остаться в живых» (2004-2010). Пригрозив расправиться с персонажем Мэгги, продюсеры сериала сумели отговорить актрису от участия в проекте. После того, как Мэгги покинула проект, продюсерам пришлось в срочном порядке искать замену. В конечном итоге роль досталась актёру Эллиоту Пейджу (ранее известному как Эллен Пейдж).

Роль Ангела мог получить Майк Фогель. Ему пришлось выбирать между двумя фильмами: «Люди Икс: Последняя битва» (2006) и «Посейдон» (2006). Майк выбрал последнее. Кроме Майка на эту роль в разное время претендовали Джед Бернард и Ник Стал.

Для одной из экшн-сцен была изготовлена точная копия моста «Golden Gate Bridge» протяженностью в 2,500 футов.

Филипп Русло был оператором фильма, когда Мэттью Вон числился режиссером, а также небольшой промежуток времени, после того как Бретт Рэтнер сел в режиссерское кресло. Впоследствии Филипп покинул проект, заявив, что он совершил самую большую ошибку в своей жизни, подписав контракт на съёмки данного фильма. После его ухода был нанят Данте Спинотти. Однако и он должен был покинуть проект за неделю до окончания съёмок. Джеймс Муро завершал съёмки.

Одна из первых версий ангельских крыльев была слишком тяжелой для Бена Фостера, поэтому их переделали из пены.

Изначально Холли Берри не собиралась сниматься в фильме из-за довольно напряженных отношений с Брайаном Сингером, а также из-за второстепенной роли своего персонажа. Однако после того как Сингер покинул проект, а «Женщина-кошка» (2004) с треском провалилась в прокате, Берри согласилась сыграть в фильме, но только при значительном увеличении экранного времени своего персонажа.

Этот фильм стал первым, где появляются все главные персонажи первых комиксов о «Людях Икс»: Профессор Икс, Циклоп, Джин Грей, Айсмен, Зверь и Ангел. Положительные персонажи, которых зрители видели в первой или во второй частях трилогии, появились в комиксах спустя более чем сто выпусков: Шторм, Росомаха, Колосс, Попрыгун. Китти Прайд появилась в комиксах после «Саги о Темном Фениксе», а Роуг – несколько лет спустя после Китти. Изначально Роуг была членом «Братства Мистик злых мутантов», куда также входили Пиро, Капля, Лавина и Судьба.

Когда режиссером числился Брайан Сингер, он намеревался развивать сюжет вокруг Темного Феникса. Он также хотел, чтобы главным злодеем стала Эмма Фрост / Белая Королева. На данную роль он собирался пригласить Сигурни Уивер. После того как Сингер покинул проект, было решено не включать в сюжет Эмму Фрост, а историю о Темном Фениксе сделать одной из сюжетных линий, сфокусировав внимание на сюжетной линии о «лекарстве». В третьем фильме Брайан намеревался наконец-таки ввести в сюжет Гамбита. На данную роль он хотел пригласить Ченнинга Татума. После ухода Брайана, роль Гамбита сначала была сведена к камео, а затем и вовсе исключена из сценария.

В фильме можно заметить Фэта и Спайка из комиксов «X-Statix».

Фраза Джаггернаута «Ты знаешь, кто я? Я – Джаггернаут, сука» была взята из веб-пародии, основанной на сцене из «X-Men The Animated Series».

Саммер Глау проходила пробы на роль Китти Прайд.

Последняя сцена фильма с Магнето в парке «Golden Gate Park» была снята в Лондоне. Изначально Магнето должен был играть в шахматы с Мистик, однако Ребекка Ромейн не смогла принять участия в съёмках из-за занятости на других проектах.

Сцена в «Danger Room» основана на комиксе «Days of Future Past», где Часовые охотились за мутантами в мире, погрязшем в многочисленных войнах. В комиксах, события сцены, которую мы видим в фильме, происходят в 2013 году.

В комиксах, Лич – маленький зеленый мальчик. В фильме, он – обычный ребенок.

Сцена на мосту основана на «New X-Men» #147. Только в комиксе действие происходило в Манхэттене.

В фильме взята мутантская природа способностей Джаггернаута из вселенной «Ultimate X-Men», где он является мутантом.

Сюжет фильма является комбинацией двух графических новелл. Первая – «Gifted» Джосса Уидона, где шла речь о лекарстве от мутации, вторая – «The Dark Phoenix Saga» Криса Клэрмонта и Джона Бирна (Uncanny X-Men #129-137).

Роли Ребекки Ромейн (Мистик) и Джеймса Марсдена (Циклоп) были значительно сокращены из-за занятости актеров на других проектах.

Изначально Эллиот Пейдж (ранее известный как Эллен Пейдж)отверг предложение сыграть Китти Прайд.

Персонаж Траск – Боливар Траск. В комиксах он создал стражей — гигантских роботов, основной целью которых была охота на мутантов.

Хью Джекман, Холли Берри и Винни Джонс также сыграли вместе в фильме «Пароль «Рыба-меч»» (2001).

Для того чтобы лучше сыграть свою роль, Фамке Янссен прочитала множество книг о шизофрении.

В августе 2007 года Мэттью Вон объяснил причину своего ухода с проекта. По словам Вона, студия оказывала на него огромное давление, требуя завершить съёмки фильма в рекордные сроки. При этом, по словам Вона, сценарий был довольно сырым и требовал тщательной доработки.

Сцена с Магнето в парке, а также сцена после финальных титров отсутствовали в сценарии и были добавлены в сюжет уже по ходу съёмок. По словам Иэна МакКеллена и Патрика Стюарта, даже они не знали, войдут ли данные сцены в финальный вариант картины.

Съемочной группе не разрешили ставить кинокамеры на мосту «Золотые ворота» в Сан-Франциско, и поэтому Джон Бруно и его помощники ограничились тем, что сделали большое количество фотоснимков как с моста, так и с берега. Они жаловались, что им очень не повезло с погодой – в Сан-Франциско они приехали в середине лета, когда в городе постоянно стоят туманы, и были вынуждены ловить редкие просветы. Часть материала удалось отснять с вертолета, хотя из соображений безопасности слишком близко подлетать к мосту им тоже не позволяли. В результате около 90% «живых» кадров с мостом требовали цифровой корректировки – соответствующего фона или добавления машин.

Для подготовки к роли Ангела Бен Фостер специально набрал мышечную массу — до того не особенно друживший со спортом Фостер несколько месяцев усиленно занимался в спортзале, чтобы его персонаж выглядел на экране более правдоподобно, так как по его мнению огромные крылья на субтильном теле смотрелись бы неправдоподобно.

Для съёмок эпизодов, действие в которых происходит несколько лет назад, актёры Патрик Стюарт и Иэн МакКеллен были «омоложены» с помощью компьютерной графики. Для этого в частности были использованы фотографии Стюарта со съёмок первого сезона сериала «Звёздный путь: Следующее поколение» (1987-1994).

В фильме способности Каллисто отличаются от таковых в комиксах: в то время как в комиксах она обладала способностью мгновенно просчитывать решение любой задачи, в фильме её наделили способностями персонажей Ртуть (скорость) и Калибана (определение силы мутантов).

В сцене, где Росомаха приходит спасти Джину Грей в лагерь мутантов Магнето, на него нападает мутант, метающий шипы. Два шипа попадают Росомахе в живот, разрывая майку. В следующей сцене майка на нём уже без дыр от шипов.