Il progetto del sequel è stato annunciato nel 2009 dopo il successo al botteghino del primo film, e gli sceneggiatori di Zombieland Rhett Reese e Paul Wernick sono stati incaricati della sceneggiatura nel 2011.

Il film era inizialmente pensato per essere intitolato 'G.I. Joe: Cobra Strikes', ma questo titolo è stato smentito dallo sceneggiatore Rhett Reese e il titolo finale 'Retaliation' è stato annunciato nel luglio 2011.

La regia del sequel era inizialmente prevista per Stephen Sommers, il regista del primo film, ma la Paramount ha scelto Jon Chu come regista nel febbraio 2011.

Molti degli attori del primo film, come Rachel Nichols (Scarlett), Sienna Miller e Joseph Gordon-Levitt (Cobra Commander), non hanno partecipato al sequel perché Joseph Gordon-Levitt era impegnato con The Dark Knight Rises; solo Channing Tatum, Ray Park e Lee Byung-hun hanno mantenuto i loro ruoli.

Il personaggio di Joe Colton, interpretato da Bruce Willis, è stato creato per sostituire il preferito dai fan Sgt. Slaughter; Sgt. Slaughter ha rivelato che non ha potuto interpretare il ruolo a causa di una controversia tra le aziende di giocattoli Hasbro e Mattel.

Un elenco di casting trapelato online nel settembre 2011 ha rivelato che il personaggio di Cobra Commander sarebbe apparso nel film; nel maggio 2012, il regista Jon Chu ha confermato che questo personaggio era Rex Lewis, interpretato da Joseph Gordon-Levitt nel primo film.

La scena di combattimento nell'Himalaya è stata girata nella struttura di assemblaggio verticale sud della Michoud Assembly Facility della NASA, con un muro a schermo verde smantellato e un pesante sistema di attrezzature costruito sopra per far oscillare gli stuntman.

Fort Pike in Louisiana è stato utilizzato al posto di Fort Sumter nella Carolina del Sud nella scena del vertice dei leader mondiali al culmine del film.

Il 22 novembre 2011, un membro della troupe Mike Huber è morto in un magazzino utilizzato come set del film nella New Orleans quando la piattaforma elevatrice che stava utilizzando si è ribaltata; l'OSHA ha comminato a Paramount una multa di 21.000 dollari per l'incidente.

Il film conteneva 700 scene di effetti visivi, la maggior parte delle quali realizzate da Digital Domain, Industrial Light & Magic e Method Studios; nella scena della trasformazione basata sui nanomiti di Zartan è stato utilizzato lo stesso software di cambio volto sviluppato in The Curious Case of Benjamin Button e Tron: Legacy.

Il film, nonostante le critiche negative, è stato considerato un miglioramento rispetto al primo film ed è diventato il film della serie con i maggiori incassi al mondo, incassando 375,7 milioni di dollari.

Il film è stato vietato in tutto il Pakistan dalla Pakistan Central Board of Film Censors per aver raffigurato il paese come uno stato instabile e per aver descritto un'invasione straniera fittizia alle strutture nucleari del Pakistan.