Casting mały|120px|Hayley Atwell jako Peggy Carter. W maju 2014 roku potwierdzono, że Hayley Atwell jako Peggy Carter powtórzy rolę z filmów. W czerwcu 2014 roku potwierdzono, że Dominic Cooper ponownie wcieli się w rolę Howarda Starka. W sierpniu 2014 roku Chad Michael Murray i Envera Gjokaj zostali obsadzeniu w rolach agentów S.S.R.: Jacka Thompsona i Daniela Sousa. We wrześniu 2014 roku James D’Arcy został zaangażowany do roli Edwina Jarvisa, a Shea Whigham w roli szefa S.S.R. – Rogera Dooleya. W rolach drugoplanowych zostali obsadzeni Kyle Bornheimer jako Ray Krzemiński, Meagen Fay jako Miriam Fry, Lyndsy Fonseca jako Angie Martinelli i Bridget Regan jako Dottie Underwood. W listopadzie 2014 roku ogłoszono, że Costa Ronin będzie przedstawiać młodszą wersję Antona Vanko.
Zdjęcia Zdjęcia do pierwszej serii rozpoczęły się pod koniec września 2014 roku w Los Angeles, a zakończyły się w połowie stycznia 2015 roku.
Promocja Hayley Atwell jako Peggy Carter wystąpiła gościnnie w retrospekcjach w kilku odcinkach drugiego sezonu serialu Agenci T.A.R.C.Z.Y. Pierwszy zwiastun do serialu został wyemitowany 28 października 2014 roku, jego mottem było „Sometimes the best man for the job ...