В отличие от предыдущих эпизодов «Месть Ситхов» практически полностью снимался в студийных декорациях. Единственная натурная сцена была отснята еще в ходе работы над вторым эпизодом. Эту сцену Джордж Лукас, держа в голове наброски происходящего в третьем эпизоде, отснял в пустыне Туниса еще 3 года назад. В этой сцене Оби-Ван Кеноби доставляет юного Люка Скайвокера к его дядюшке и тетушке.
Совсем отказаться от натурных съемок команде Лукаса не удалось. В ходе монтажа съемочная группа выезжала в Таиланд, Швейцарию и Китай. Актерам принимать участие в этих съемках не пришлось, так как были отсняты лишь природные ландшафты.
Энтони Дэниелс и Кенни Бейкер являются единственными актерами, принявшими участие в съемках всех шести эпизодов. Фрэнк Оз, озвучивающий учителя Йоду, замыкает тройку лидеров — он принял участие в работе над пятью эпизодами. Что касается персонажей, то здесь пальму первенства безоговорочно удерживает Оби-Ван Кеноби, засветившийся во всех шести эпизодах. Его сыграли два разных актера (во второй трилогии — Юэн МакГрегор).
Актеры Юэн МакГрегор и Хейден Кристенсен потратили около двух месяцев для подготовки к батальным сценам. Основное внимание было уделено искусству фехтования.
Предприимчивый Джордж Лукас привык превращать в золото все, к чему прикасается. На официальном сайте Lucasfilm был организован платный сервис, позволяющий следить за съемочным процессом некоторых сцен посредством веб-камер, установленных в студийных павильонах.
Кейша Кастл-Хьюз участвовала в съемках всего один день. За этот день актриса успела сыграть все сцены с её участием.
Гари Олдман согласился озвучить Генерала Гривоса, однако так и не смог поработать под началами Лукаса. Так как Гари является членом Гильдии Актеров, то он не имеет права работать вместе с актерами, не являющимися членами Гильдии.
Роль капитана Антиллеса предполагалось отдать Дэнису Лоусону, исполнителю роли Уэджа Антиллеса в первой трилогии.
Во время съемок на блестящем корпусе робота С-3PO отображался зеленый экран, на фоне которого велась большая часть работы. Впоследствии при помощи компьютера специалистам по монтажу пришлось кадр за кадром исправлять эти огрехи.
Специально для роли в третьей картине трилогии актер Хейден Кристенсен набрал около 11 кг веса. Ему пришлось питаться около 6 раз в сутки.
Последняя битва с участием Мейса Винду проходит в трех огромных комнатах и включает в себя ровно 102 движения.
Сцена, где группа сенаторов (включая Падме) планирует организовать Альянс, чтобы предотвратить получение канцлером ещё большей власти, была удалена: в них представлялась молодая Мон Мотму.
В раннем сценарии Джордж Лукас предполагал появление 10-летнего Хана Соло, но сцены с ним не снимались.
Все сцены с участием Кристофера Ли были отсняты за один день.
В оригинале продолжительность фильма составляла около 4 часов, сцена битвы Графа Дуку с Энакином показана на 1/3 от запланированного времени в эпизоде.
Мейс Винду — единственный персонаж саги, имеющий фиолетовый световой меч, актер Сэмюэл Л. Джексон лично попросил Джорджа Лукаса о неординарном цвете меча.
Несмотря на значительные потери в хронометраже при монтаже, режиссерская версия фильма так и не появилась, впрочем таковой не было и у остальных эпизодов саги; однако некоторые удаленные сцены фильма вошли в DVD-издание.
Ник Гиллард, постановщик трюков, сыграл джедая Кина Драллига. Джереми Буллок (Боба Фетт в оригинальной трилогии), сыграл роль капитана Колтона.
В эпизоде приземления транспорта у здания Сената в правом нижнем углу экрана можно увидеть корабль «Сокол тысячелетия» (или корабль аналогичной модели). В Расширенной Вселенной «Звездных Войн», выходящей за рамки кино, подтверждается, что это именно «Сокол тысячелетия», носивший тогда другое название. задолго до того как его владельцем стал Хан Соло.
Сэмюэл Л. Джексон (Мейс Винду) знал, что его персонажу суждено погибнуть еще при подписании контракта. Джексон попросил лишь об одном одолжении: «Я хочу, чтобы мой персонаж погиб как настоящий герой, а не какой-то там жалкий панк». Джордж Лукас учел эти пожелания, и смерть Мейса получилась по-настоящему запоминающимся событием картины.
Костюм Дарта Вейдера действительно носит Хейден Кристенсен, а не какой-то абстрактный дублер. По просьбе Кристенсена костюм Дарта Вейдера был подготовлен заново с учетом особенностей строения тела актера. Учитывая достаточно большую разницу в росте между ним и Дэвидом Праусом (исполнителем роли Вейдера в первой трилогии) — около 12 см — камеру специально располагали таким образом, чтобы Дарт в исполнении Хейдена выглядел выше. Точно такой же прием использовали при съемках 5-го и 6-го эпизодов, когда во время батальных сцен Прауса подменял некий каскадер Боб Андерсон, также значительно уступающий в росте.
Джордж Лукас появляется во время оперы на Корусанте, как синелицый барон Папанойда. Это первое появление Лукаса в саге. Его трое детей также сыграли камео: его сын, Джетт, стал Зеттом Джукасса, погибающим джедаем, который защищает Храм Джедаев от клонов; его дочь, Аманда, персонаж Терр Танеел, можно увидеть на голограмме системы безопасности; дочь Кэти, синекожая Чи Иквэй, которую можно увидеть, когда Палпатин, спасённый джедаями приходит в Сенат.
