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.