El proyecto no avanzó y los derechos cinematográficos del personaje volvieron a Marvel Studios en junio de 2006.

Jac Schaeffe y Ned Benson contribuyeron al guion antes de que se uniera Pearson.

Shortland puso énfasis en las secuencias de lucha y dijo que esta era la película del MCU más violenta hasta ese momento.

En julio de 2021, Johansson presentó una demanda contra Disney por el estreno simultáneo en cines y Disney+, que se resolvió dos meses después.

Cuando Romanoff, sin saberlo, conduce con los viales en su auto, el agente de la Habitación Roja, Taskmaster la ataca.

En la Habitación Roja, una instalación aérea secreta, Vostokoff libera a Shostakov y Belova de sus ataduras.

Además, Liani Samuel, Michelle Lee y Nanna Blondell aparecen como Lerato, Oksana e Ingrid, respectivamente, asesinas de la Habitación Roja,[45]​[56]​ mientras que Jade Xu interpreta a otra Viuda Negra que luego fue identificada como Helen en Shang-Chi y la leyenda de los Diez Anillos (2021).

[59]​ Jeremy Renner repite su papel del MCU como Clint Barton en un cameo de solo voz sin acreditar.

El trabajo de desarrollo para esto ya había comenzado,[75]​ incluido un tratamiento "bastante en profundidad" por Nicole Perlman, quien coescribió Guardians of the Galaxy (2014).

[80]​ Aunque añadió que Marvel estaba "creativamente y emocionalmente" comprometido a hacer una película de Black Widow eventualmente.

[20]​ Johansson dijo que esta decisión se había convertido "más en una realidad" durante el rodaje de Infinity War.

Marvel luego comenzó a reunirse con los escritores del proyecto, incluidos Jac Schaeffer y Jessica Gao.

[87]​ Schaeffer se reunió con Feige en diciembre y fue contratada para escribir el guion a finales de 2017.

[109]​ El estudio regresó a Pugh después de recibir buenas críticas por su actuación en la película Fighting with My Family (2019).

[111]​ En abril de 2019, se confirmó que Pugh fue elegida junto a David Harbour,[27]​ Rachel Weisz,[34]​[112]​ y O-T Fagbenle.

[115]​ Shortland y Feige finalmente decidieron no incluir a otros héroes para que Romanoff pudiera valerse por sí misma,[115]​[116]​ aunque Renner tiene un cameo de voz sin acreditar.

Eligió centrarse en la Habitación Roja, donde se entrenan las Viudas Negras, y su líder, que "ejerce el poder desde las sombras".

[119]​[120]​ Una escena al final de la película en la que Thaddeus Ross persigue a Romanoff se dejó deliberadamente sin resolver, ya que Shortland quería dejar a la audiencia "en lo alto" y cuestionar cómo escapa Romanoff en lugar de agotarlos con otra pelea.

Los lugares de filmación en Macon, incluidos la Estación Terminal, se usaron para interpretar a Albany, Nueva York.

[140]​ Matthew Schmidt y Leigh Folsom Boyd se desempeñaron como editores de la película.

[120]​ A Winstone no le gustó regresar para la fotografía adicional, sintiendo que los ejecutivos de Marvel Studios estaban criticando su actuación.

Crearon la Habitación Roja, una fortaleza aerotransportada escondida en las nubes, que se inspiró en la arquitectura brutalista de la Unión Soviética.

[156]​ Wētā FX creó la cadena montañosa que rodea la prisión, basándose en fotografías de Svalbard, Noruega, así como una avalancha.

Se agregaron autos digitales a la escena para que parezca más peligroso y para una mejor interacción con el tanque.

[171]​ Scott Mendelson de Forbes comparó la historia y el tono del tráiler con las películas Atomic Blonde (2017), Red Sparrow (2018) y Anna (2019), pero sintió que Black Widow tenía una ventaja comercial sobre esas películas, ya que está protagonizada por un personaje familiar.

Los comentaristas comenzaron a especular sobre la posibilidad de que otras películas importantes como Black Widow también se pospusieran.

[144]​ Adam B. Vary y Matt Donnelly de Variety cuestionaron si el UCM podría verse más afectado por los retrasos por la pandemia que otras franquicias debido a su naturaleza interconectada.

Variety sintió que sería "insuperablemente más desafiante" para Black Widow volverse rentable si no tuviera un estreno en cines tradicional.

[232]​ La película superó los 100 millones de dólares en la taquilla nacional en seis días, la cifra más rápida durante la pandemia.

[16]​ Varios críticos elogiaron al elenco secundario de la película,[252]​ con la química entre Johansson y Pugh en particular, un punto destacado.