Wir schreiben das Jahr 2154. Die Menschen haben auf dem Mond Pandora ein kostbares Mineral entdeckt, das die Energieprobleme der Erde lösen könnte. Beim Versuch, sich das kostbare Gut unter den Nagel zu reißen, stoßen sie jedoch auf Widerstand. Die einheimischen Na'vi, blauhäutige Wesen, die eng verwoben mit dem ökologischen System ihrer Welt leben, wehren sich gegen die Ausbeutung ihrer Heimat. Als der querschnittsgelähmte Ex-Marine Jake Sully (Sam Worthington) nach Pandora geschickt wird, um seinen toten Zwillingsbruder zu ersetzen, gerät er zwischen die Fronten. Sein Bewusstsein wird in einen so genannten Avatar transferiert, einen künstlich erzeugten Hybriden aus menschlicher und Na'vi-DNS, um einen der einheimischen Stämme zu infiltrieren. Schon bald gerät Sully in einen schweren Gewissenskonflikt. Je tiefer er in die Kultur der Einwohner eintaucht, desto mehr fühlt er sich ihnen verbunden.

Wie ernst es Cameron mit der Umsetzung seiner phantastischen, aber dennoch plastisch und real wirkenden Welt ist, zeigt sich bereits an dem langen Zeitraum zwischen Idee und Umsetzung. Schon Anfang der 1990er Jahre schwebt dem Regisseur die Idee zu diesem Film vor. Die zu diesem Zeitpunkt zur Verfügung stehende Technik genügt seinen Ansprüchen nicht. Mit seinen Mitarbeitern und externen Effektkünstlern konzipiert er eine ausgefeilte 3D- und Kamera-Technik. Um die digitalen Szenen dreidimensional zu filmen, entwickelt Cameron zusammen mit Kameramann Vince Pace im Verlauf von sieben Jahren das Fusion Camera System. Dieses ist das bislang technisch ausgereifteste stereoskopische Kamerasystem. Es ermöglicht, real gefilmte und digitale Szenen zu einer glaubwürdigen Einheit zu verschmelzen. Zudem tüftelt Camerons Team eine virtuelle Kamera aus, mit der man Sequenzen in digital erschaffenen Welten so drehen kann, als befände man sich auf einem herkömmlichen Studio-Set. Durch diese Kamera sieht der Filmemacher nicht den sterilen grauen Raum, in dem die Darsteller in Wahrheit agieren, sondern die schwebenden Berge oder fluoreszierenden Wälder von Pandora. Um die digitalen Charaktere, die Na'vi, möglichst lebensecht wirken zu lassen, wird für den Film ein neues gesichts- und bildbezogenes Performance-Capture-System kreiert. Die Schauspieler tragen dabei spezielle Kopfapparaturen mit kleinen Kameras, die mimischen Ausdruck und Muskelbewegungen des Gesichts außerordentlich detailliert erfassen können. Besonders wichtig ist, dass die Apparatur im Gegensatz zu früheren Systemen auch die Augenbewegungen aufnehmen kann. Die Augen wirken dadurch viel lebendiger, was erheblich zur emotionalen Glaubwürdigkeit der digital kreierten Figuren beiträgt.

Der Transfer des Bewusstseins auf einen anderen Körper im Science-Fiction ist ein bekanntes Motiv. Auch in dem Action-Genre zugehörigen "Im Körper des Feindes" von John Woo wurde es bereits thematisiert. Geht der technologisch ermöglichte Körpertransfer dort - wie so oft in der spekulativen Phantastik - mit der Gefahr des Identitätsverlustes einher, findet der Protagonist aus "Avatar - Aufbruch nach Pandora" erst durch die Transformation zu sich selbst. Die Skepsis bei der Entstehung neuer Technologien richtet sich bei Cameron nicht gegen die Technik an sich. Das würde auch kaum zu einem Regisseur passen, der mit jedem neuen Film die Grenzen des technisch Machbaren bewusst zu sprengen versucht. Cameron prangert vielmehr die jeden Fortschritt begleitende Hybris des Menschen an. Die Kritik zieht sich wie ein roter Faden durch das Werk des Regisseurs. In den "Terminator"-Filmen droht die Apokalypse, weil die Waffenindustrie zu erfolgreich bei der Entwicklung intelligenter Kriegsmaschinen war. In "Alien" glaubt ein Konzern, die Entdeckung einer neuen Spezies für militaristische Zwecke missbrauchen zu dürfen und entfesselt dadurch den Horror in den Tiefen des Weltalls. In "Titanic" wird der Untergang des als unsinkbar geltenden Luxusliners zum Symbol menschlicher Selbstüberhebung. Auch in "Avatar - Aufbruch nach Pandora" bringt der Filmemacher anhand der Ausbeutung einer fremden Kultur seine kritische Haltung zu Militarismus und rücksichtslosem Kapitalismus zum Ausdruck. So wird in seinen Werken, neben der Leidenschaft für neue Technologien, auch seine humanistische Sichtweise immer wieder deutlich. Cameron ist eben nicht nur ein Perfektionist. Als Geschichtenerzähler ist er vor allem ein Moralist.