Gezien de grote sprong in de tijd die wordt gemaakt tussen Captain America: The First Avenger en Captain America: The Winter Soldier is het logisch dat er wordt gekozen voor een nieuwe love interest. Hayley Atwell zal niet terugkeren als Peggy Carter en Revenge ster Emily VanCamp staat op het punt te tekenen voor de rol van Peggy's nichtje Sharon Carter.

VanCamp laat hiermee een handvol actrices achter zich, waaronder Emilia Clarke, Jessica Brown Findlay, Teresa Palmer, Imogen Poots, Alison Brie, Mary Elizabeth Winstead, Anna Kendrick en Felicity Jones. The Winter Soldier wordt geregisseerd door Anthony Russo en Joe Russo en bevat verder een cast bestaande uit Sebastian Stan, Anthony Mackie, Frank Grillo, Toby Jones, Scarlett Johansson, Samuel L. Jackson, Cobie Smulders en natuurlijk Chris Evans.