Una nuova foto condivisa da Vin Diesel dal set di xXx: The Return of Xander Cage rivela un nuovo dettaglio sul film: l'immagine ritrae la star insieme al regista D.J. Caruso e Donnie Yen (Blade II) che avrà il ruolo di un personaggio chiamato Xiang. La parte, inizialmente, avrebbe dovuto essere interpretata da Jet Li che ha rinunciato al progetto prima dell'inizio delle riprese.
Fanno parte del cast di xXx: The Return of Xander Cage anche Samuel L. Jackson, che torna nei panni dell'Agente Augustus Gibbons, l'esperto di arti marziali Tony Jaa, il pugile Conor McGregor, Nina Dobrev, Ruby Rose e Toni Collette.
La sceneggiatura è stata firmata da Scott Frazier e la regia è stata affidata a D.J. Caruso.