2018年7月、クリステン・スチュワート、ナオミ・スコット、エラ・バリンスカが主演役となる先頭チームの3人組を演じ、またバンクスが複数名登場するとされる「ボスレー」のうち1人を務めることが発表された[9][10]。また2.0エンターテインメントのダグ・ベルグラッド（英語版）がプロデューサー陣に加わり、バンクスとジェイ・バスがクレイグ・メイジン（英語版）とセミ・チェラス（英語版）による草案をもとに脚本を執筆した。9月、パトリック・スチュワートが第2のボスレー役にキャスティングされた[11]。同月、ルイス・ヘラルド・メンデス（英語版）とジョナサン・タッカーが加わり、さらにジャイモン・フンスーが第3のボスレー役でキャスティングされた[12][13][14]。2018年10月、サム・クラフリン、ノア・センティネオ、クリス・パン（英語版）、ナット・ファクソンがさらにキャストに加わった[15][16][17]。

主要撮影は2018年9月24日より始まった[18]。2018年10月2日から7日にかけてはドイツ・ハンブルクのエルプフィルハーモニー・ハンブルクで撮影が行われた[19]。2018年12月初頭はトルコ・イスタンブールのスパイス・バザール、ヴェリエフェンディ競馬場、スルタンアフメット（英語版）で撮影が行われた[20][21][22]。撮影は2018年12月9日に完了した[23]。

2019年4月、新たな映画はシリーズ既作のリブートやリメイクの類いではなく、オリジナルのテレビシリーズやマックGが監督した2000年代の映画の出来事を踏まえた続編であることが明らかとなった[24]。また映画の公式サイトで以前の作品でプロデューサーを務め、ディラン・サンダースを演じたドリュー・バリモアがエグゼクティブ・プロデューサーを務めることが明らかとなり、さらにオリジナルのテレビシリーズと以前の映画のプロデューサーのレナード・ゴールドバーグ（英語版）の続投も確認された[25]。
音楽詳細は「チャーリーズ・エンジェル サウンドトラック」を参照

2019年5月、ブライアン・タイラーが音楽を作曲することが発表された[26]。2019年6月、歌手のラナ・デル・レイ、マイリー・サイラス、アリアナ・グランデが映画のタイトル曲でありサウンドトラックのリードシングルとなる Don't Call Me Angelでコラボレーションすることが報じられた[27][28]。