Megan Fox musiała przytyć do swej roli 4,5 kg, ponieważ reżyser filmu stwierdził, że była za chuda.
Shia LaBeouf musiał zrobić sobie przerwę w występowaniu przed kamerą w związku z wypadkiem samochodowym, mającym miejsce pod koniec lipca 2008 roku. Uraz ręki aktora, który był wynikiem tego zdarzenia, został wykorzystany w filmie.
Film kręcono w: Alamogordo (Nowy Meksyk), Bethlehem, Filadelfii (Pensylwania), Los Angeles, Bazie Sił Powietrznych Edwards (Kalifornia), Princeton (New Jersey), Chantilly (Wirginia), Waszyngtonie (Dystrykt Kolumbia) w USA oraz w Petrze i Wadi Rum (Jordania).
We wrześniu 2008 roku ekipa kręciła zdjęcia do filmu w bazach wojskowych USA: Holloman Air Force Base i White Sands Missile Range, położonych w Nowym Meksyku. Wykorzystano je w pierwszym filmie - pojawiły się one jako baza w Katarze. Tym razem twórcy filmu zdecydowali, że obie lokacje udawać będą jednostkę wojskową w Egipcie.
Kilka scen nakręcono na pokładzie łodzi podwodnej USS Topeka, stacjonującej w Point Loma Submarine Base w San Diego, w Kalifornii. Niektórzy statyści pojawiający się na ekranie to marynarze Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych.
Zdjęcia do filmu rozpoczęły się w czerwcu 2008 r.
Zdjęcia do filmu rozpoczęły się dzień po tym jak Transformers (2007) wygrał Złoty Popcorn (MTV) za najlepszy film.
John Turturro został dopuszczony do wspinaczki po piramidach podczas kręcenia filmu w Egipcie.
Matthew Marsden w dzieciństwie był wielkim fanem komiksów o Transformersach.
Film "Transformers: Zemsta upadłych" będzie miał swoją premierę 25 lat po pojawieniu się serialu "Transformery".
Zespół "Mute Math" nagrał rockową wersję czołówki serialu TV "Transformery" (1984). Utwór nie został umieszczony w pierwszym filmie "Transformers", jednak dzięki poparciu wielu fanów przygód autobotów, autorzy "Transformers: Zemsta upadłych" zdecydowali się go wykorzystać.
W trakcie produkcji Michael Bay próbował prowadzić kampanie dezinformacji, aby podgrzewać atmosferę wokół filmu i by nikt tak naprawdę nie miał wiarygodnych wiadomości dotyczących "Transformers: Zemsty upadłych". Jednakże jeden z autorów scenariusza - Roberto Orci przyznał, że takie podejście właściwie się nie sprawdziło.
Jonah Hill miał zagrać kolegę Sama Witwicky (Shia LaBeouf), ale zrezygnował po przeczytaniu zaledwie dwudziestu stron scenariusza.
Roberto Orci i Alex Kurtzman autorzy scenariusza do filmu: "Transformers" odrzucili propozycję pracy nad sequelem, gdyż brali udział w innych projektach. Kiedy jednak studio zapoznało się z przeciętnymi pomysłami innych twórców, przekonało Orciego i Kurtzmana do powrotu.
Autobot Hound, który przybiera postać wojskowego Jeepa Wranglera, pojawi się na ekranie na specjalną prośbę Armii Stanów Zjednoczonych. Wojskowi zauważyli, że w "Transformers" większość bojowych pojazdów używana była przez Decepticonów, dlatego też poproszono, by tym razem jeden z nich stał po stronie dobra.
Pracę nad scenariuszem przerwał strajk Amerykańskiej Gildii Scenarzystów (w latach 2007 - 2008). Aby zapobiec wszelkim opóźnieniom w produkcji Roberto Orci, Alex Kurtzman i Ehren Kruger spędzili dwa tygodnie pisząc wstępną wersję scenariusza, którą dostarczyli w noc poprzedzającą wybuch strajku. Michael Bay rozwinął ten szkic do sześćdziesięciostronicowego scenariusza.
Podczas kręcenia filmu na planie zauważony został sportowy samochód marki Pontiac Solstice. Pojazd ten jest opcjonalnym wyglądem Autobota o imieniu Jazz, który pojawił się w pierwszym filmie ("Transformers" z 2007 roku).
Scenarzysta Ehren Kruger zatrudniony został do pracy przy filmie ze względu na swą encyklopedyczną wiedzę na temat Transformerów.
W trakcie castingu i rezerwując różne miejsca, w których miał być kręcony film, używano fałszywego tytułu roboczego "Prime Directive". Z tego samego tytułu filmowcy korzystali już wcześniej przy produkcji "Transformers".
Autobot Arcee miała pojawić się już w filmie "Transformers" z 2007 r., ale zastąpił ją Ironhide. Scenarzyści uznali, że kwestię płci autobota trudno wyjaśnić. Ostatecznie filmowcy uznali, że można tą sprawę zignorować i włączyć Arcee do "Transformers: Zemsta upadłych", by zadowolić fanów.
Decepticon Soundwave, który pojawia się w "Transformers: Zemsta upadłych" (jako satelita), początkowo miał wystąpić w "Transformers", ale nie można go było odpowiednio dopasować do fabuły. Był śmigłowcem, ale tą rolę ostatecznie przypisano autobotowi Blackout, następnie był radiem, ale zmieniono go na jego posłańca - Frenzyego.