Várias encarnações de um filme do Doctor Strange, ou, em português: Doutor Estranho estavam em desenvolvimento desde meados da década de 1980 até que a Paramount Pictures adquiriu os direitos do filme em abril de 2005 em nome da Marvel Studios. Thomas Dean Donnelly e Joshua Oppenheimer foram trazidos em junho de 2010 para escreverem um roteiro. Em junho de 2014, Derrickson e Spaihts foram contratados para dirigir e re-escrever o filme, respectivamente.
Cumberbatch foi escolhido para o papel epônimo em dezembro de 2014, necessitando uma mudança de programação para trabalhar em torno de seus outros compromissos. Isso deu a Derrickson tempo para trabalhar no próprio roteiro, pelo qual ele trouxe Cargill para ajudar. O filme começou a fotografia principal em novembro de 2015 no Nepal antes de se mudar para o Reino Unido, Hong Kong, e concluiu em Nova York em abril de 2016.