Работа над фильмом продолжалась с 1996 года, когда контракт на написание сценария и съёмки фильма был подписан с Айваном Райтманом. В январе 2001 года с предложением написать сценарий фильма о Чудо-женщине компания Silver Pictures обратилась к Тодду Элкотту. В августе 2003 года Элкотта сменила Лаэта Калогридис. В марте 2005 года за написание сценария с условием затем снять по нему фильм взялся Джосс Уидон, однако в феврале 2007 года он покинул проект из-за творческих разногласий со студией. 24 ноября 2014 года на роль режиссёра утвердили Мишель МакЛарен, а 13 марта 2015 года из-за творческих разногласий ушла и она.

Первый фильм с супергероиней в главной роли с 2005 года, когда на экраны вышел фантастический боевик Роба Боумена «Электра».

На роль Чудо-женщины рассматривались Кейт Бекинсейл, Сандра Буллок, Миша Бартон, Рэйчел Билсон, Сара Мишель Геллар, Джессика Бил, Ева Грин, Кристина Хендрикс, Кристен Стюарт и Коби Смолдерс.

В 2005 году предложение сыграть Чудо-женщину сделали Анджелине Джоли, но актриса его отклонила. Десять лет спустя кинокомпания подумывала предложить Джоли снять этот фильм.

На роль Стива Тревора рассматривали Лиама Хемсворта и Александра Скарсгарда.

В начальных версиях сюжета фигурировала волшебница Цирцея, на роль которой утвердили Еву Грин. Впоследствии этот персонаж заменили на доктора Яд, которую сыграла Елена Анайя.

Интерес к работе над фильмом проявил режиссёр Николас Виндинг Рефн, который видел в роли Чудо-женщины актрису Кристину Хендрикс.

Было организовано несколько кампаний в поддержку того, чтобы эпизодическую роль в фильме сыграла Линда Картер, исполнительница роли Чудо-женщины в сериале (1975-1979), но ничего из этой затеи так и не вышло.

Сцены периода Первой мировой войны снимали на базе Королевских ВВС в Бичестере, графство Оксфордшир, Великобритания.

По комиксам, Стив Тревор и Чудо-женщина знакомятся во время Второй мировой войны (1939-1945). В фильме их знакомство происходит в годы Первой мировой войны (1914-1918). Создатели фильма сознательно пошли на это изменение, чтобы акцентировать внимание зрителя на бессмертии Чудо-женщины и на тех переменах, свидетельницей которых она становится.

Некоторые сцены фильма, включая трюки в исполнении главной героини, пришлось переснимать, когда Галь Гадот была на шестом месяце беременности.

Фильм запрещён к показу в Ливане, так как главную роль исполняет израильтянка, которая служила в армии, а Ливан официально находится в состоянии войны с Израилем.

Подготовка к съёмкам в роли Чудо-женщины заняла у Галь Гадот 9 месяцев. За это время актриса нарастила мышечную массу почти на 8 кг.

Часы Стива представляют собой карманные часы с ремешком для ношения на руке. В то время все пользовались карманными часами с цепочкой, однако в действующей армии, где зачастую необходима синхронность и координация действий в манёврах и крупных операциях, часы удобнее было носить на руке. После войны ношение часов на руке стало модным и у гражданских лиц.

Сцены на острове снимали на юге Италии — в провинции Матера региона Базиликата и в замке Кастель-дель-Монте неподалёку от города Андрия.

Стив Тревор (Крис Пайн) в шутку называет родной остров Дианы Темискиру райским островом. Это отсылка к оригинальному названию родины Дианы (Остров амазонок) в комиксах. Когда в 1980-х годах авторы комиксов существенно изменили персонаж Чудо-женщины, название Остров амазонок сменили на Темискиру. С тех пор во всех появлениях Чудо-женщины на экране или в печати её родину называли исключительно Темискирой.

В самом начале фильма на номерном знаке грузовика корпорации Wayne Entertainment можно разглядеть буквы JL. Они означают Justice League, или «Лига справедливости».

Режиссёр Пэтти Дженкинс признавалась, что при съёмках фильма черпала вдохновение в работах создателя Чудо-женщины Уильяма М. Марстона (1893-1947) и сценариста и художника комиксов Джорджа Переса.

Кинотеатр сети Alamo Drafthouse в Остине запретил мужчинам приходить на два сеанса «Чудо-женщины», обозначив их как показы «только для женщин».

Эпизодическую роль солдата первой мировой войны сыграл Зак Снайдер.

Согласно комиксам перезапущенной в 2011 году серии под названием The New 52, Чудо-женщина является полубожеством и дочерью Зевса.

Первые слова героя Юджина «Храброго Камня», обращённые к Чудо-женщине, произносятся на языке индейцев племени черноногих (названы так по цвету мокасин). Переводятся они как «Здравствуй, меня зовут Напи». Напи в легендах этого народа — божество, известное своей изобретательностью.

В сцене прыжка Дианы к башне, где хранится меч Убийца Богов, на утёсе позади неё появляется бык. В древнегреческих мифах Зевс нередко принимает облик быка.

Сцена, в которой Диана спасает Стива от пули, позаимствована из первого фильма о Супермене, где Кларк точно так же спас Лоис.

В конце фильма Диана узнаёт, что её отцом является Зевс. Таким образом получилось, что Арес приходился Диане единокровным братом. В греческой мифологии, однако, Ипполита была дочерью Ареса и, соответственно, внучкой Зевса.

В бельгийской деревушке купол церкви не увенчан крестом.