Tháng 6 năm 2016, tác giả nhạc nền cho Biệt đội siêu anh hùng (2012)–nhà soạn nhạc Alan Silvestri được tiết lộ sẽ trở lại sáng tác nhạc nền cho cả Cuộc chiến vô cực và Hồi kết.[121] Silvestri bắt đầu quá trình ghi âm từ tháng 1[122] cho tới cuối tháng 3 năm 2018, đồng thời nhận định nhạc phẩm dành cho bộ phim là "một trải nghiệm vô cùng mới lạ so với những gì tôi đã làm trước đây, đặc biệt là về phương pháp tiếp cận và sự cân bằng trong việc thay đổi nhanh tông nhạc".[123] Bản nhạc chủ đề của Black Panther: Chiến binh Báo Đen do Ludwig Göransson biên soạn cũng được sử dụng trong phim.[124] Hai hãng đĩa Hollywood Records và Marvel Music đã cho phát hành các album nhạc phim trên các nền tảng nhạc số dưới hai định dạng là bản chất lượng cao và chính hãng vào ngày 27 tháng 4 năm 2018, còn những bản đĩa thường ra mắt vào ngày 18 tháng 5. Bản album chất lượng cao bao gồm phiên bản dài hơn của một số nhạc phẩm trong album gốc, đồng thời cũng bổ sung thêm một số bản nhạc mới.[125] Alan Silvestri cũng nhận được 1 đề cử Giải Grammy cho nhạc cụ xuất sắc.[126]

Avengers: Cuộc chiến vô cực còn sử dụng cả bản nhạc The Rubberband Man của nhóm nhạc Rhythm and blues Hoa Kỳ The Spinners khi các Vệ binh dải Ngân Hà xuất hiện.[127][128]