Durante la producción de la película, la hermana de Hugh Jackman visitó el set de rodaje. Como broma, se puso el traje de Lobezno, se maquilló como él y estuvo andando por el set. Parece que resultaba bastante convincente como Jackman porque el director Bryan Singer no se percató de la diferencia y comentó durante la filmación: "Hugh está actuando de una forma muy extraña hoy".
El actor Alan Cumming tuvo que superar 10 horas de maquillaje para ser Rondador nocturno para la escena de la iglesia (donde se ve su piel/maquillaje de cintura para arriba).
Un poco antes del intento de asesinato al presidente de los Estados Unidos, se pueden ver varios retratos de otros presidentes que fueron asesinados en el pasado: Abraham Lincoln, John F. Kennedy y William McKinley. El único que falta es James A. Garfield.
Neil Patrick Harris (Cómo conocí a vuestra madre) fue considerado para el papel de Rondador nocturno, pero lo perdió en favor de Alan Cumming que hablaba alemán con más soltura.
La escena en la que Pícara realiza un arriesgado aterrizaje con el jet al final de la película la interpretó la propia Anna Paquin y no una doble.
Ian Mckellen (Magneto) trabajó con los guionistas para que la escena en la que Bobby Drake (Iceman) cuenta a sus padres que él es un mutante fuera parecida a la típica situación en la que un chico "sale del armario" y dice a su familia que es gay.
A diferencia del primer filme de X-Men (2000) donde Rebecca Romijn llevaba lentillas, esta vez el efecto en los ojos de Mística se consiguió de forma digital.
Se tardó tres semanas en rodar la escena de la pelea entre Lobezno y Yuriko.
La mayoría de las escenas rodadas en exterior de la escuela de Xavier fueron recicladas de la primera película porque no había suficiente presupuesto.
Kelly Hu tuvo solo una línea de diálogo en toda la película.