2013年3月、スタローンが続編のために脚本を執筆しており、ドラマによりユーモアを加えた映画にするつもりであることを確認した。また、スタローンはセガールが本作に出演しないことを報告し、理由として20代中ごろの若手俳優をキャストに加えたかったからだと述べた[16]。2013年4月、スタローンはパトリック・ヒューズが続編を監督することを発表した[17]。2013年5月、チェン、スナイプス、ケイジ、そしてミラ・ジョヴォヴィッチに対して映画への参加交渉が進められていることが発表された[18]。2013年6月にライオンズゲートは、映画が2014年8月15日に公開予定であると発表した[19]。2013年7月、メル・ギブソンが悪役を演じると報告され、同月にスタローンはギブソンの参加を認めた[20][21]。また、俳優のケラン・ラッツとプロボクサーのビクター・オルティス、総合格闘家のロンダ・ラウジーがキャストに加えられた。映画では、最新ITを駆使するアクションヒーローである数人の若手とベテラン組のエクスペンダブルズの衝突がフィーチャーされることが明らかにされた[22]。2013年8月、フォード、アントニオ・バンデラス、グレン・パウエルがキャストに加えられ、ブルース・ウィリス演じるチャーチは出演しないことが確認された[23]。ウィリス降板の理由として、製作側がブルガリアにおける4日間の銃撃戦の報酬として300万ドルをウィリスに提示したところ、彼は400万ドルを要求して意見が食い違ったことがあげられる[24]。2013年9月17日、映画への参加に向けてケルシー・グラマーと交渉中だと発表された[25]。
撮影

主要撮影は2013年8月19日にブルガリアとソフィアにあるニュー・イメージ/ミレニアム・フィルムズ傘下のヌボヤナ映画スタジオで開始され[26]、10月22日に終了した[27]。2013年9月、ステイサムが運転するトラックのブレーキが故障して黒海に突っ込み、危うく死にかけたことをテリー・クルーズがインタビューで明らかにした[28]。2013年11月のインタビューで、クートゥアは映画撮影が終わったことと、4作目の映画に関する議論があったことを語った[29]。長編映画を監督するのは本作が2回目のパトリック・ヒューズは、撮影によるストレスで映画製作中に体重が25kg落ちたといい、のちのインタビューで「13人の映画スターが出演する大作アクション映画を監督することが減量にはとてもいい方法だ」と冗談を語った[30][31]。
レイティング

本作はシリーズで初めてレイティングがR指定ではなくPG-13と評価された。日本では全世代が鑑賞可能なG指定となった。第67回カンヌ国際映画祭でスタローンは、本作のレイティングをPG-13にすることを目指していると発表した。このとき映画はR指定になりそうだったが、スタローンはより若く幅広い世代に新しい映画を観て欲しいと述べた[32]。2014年7月、アメリカ映画協会はエクスペンダブルズ3 ワールドミッションを「激しい銃撃戦と戦闘シーン、言葉の暴力表現が含まれる」と説明してPG-13と評価した[33]。しかし最初に協会へ渡されたバージョンはR指定評価され、目標のPG-13を受けるために修正しなければならなかった[33]。

本作はシリーズ初の「日本映倫区分では全世代が鑑賞可能なG指定」である[34]（1作目はR15+指定、2作目は劇場公開版はPG12指定、ソフト版は無修正でR15+指定）[注 11]。