技术革命1：与人眼无限接近的3D摄影机
《阿凡达》拍摄用的是卡梅隆和搭档佩斯自行研制开发的3D摄像机。这就是“Pace Fusion 3D数字摄影机”。Fusion摄影机比传统的3D摄影技术先进在哪里呢？
传统的3D摄影机是用两台并排架设的摄影机来模拟人的左眼和右眼。由于它们体型庞大，所以不能摆得很靠近，并且它们只能向正前方拍摄，而且移动很不方便，根本不能像普通2D电影那样自如地操作摄影机。而Fusion摄影机由两个体积很小的高清数字摄像头组成，它们可以根据需要调整彼此之间的距离，并且还能够转动，因此它们可以调整角度聚焦到很近的物体，也能彼此平行地拍摄很远的物体，其工作原理和人眼十分接近。这样的摄像机所拍摄出来的画面能够更准确地还原被摄物的方位，因此“立体感”就更为真实。而且它很轻便，可以根据导演需要随意运动，还可以同时拍摄2D和3D画面。
体现在画面效果上，用传统的3D技术拍摄的电影，往往需要画面具有前景、中景、背景等不同景深的物体，或者当一个物体在画面中做明显的纵深移动时（比如一个球向观众飞来），才有明显的立体效果。而在电影《阿凡达》中我们可以发现，即使整个屏幕只有一张人脸的特写（影片中这样的镜头不少），并且没有位置移动时，我们仍然能感觉到这颗脑袋的“立体感”。所以在《阿凡达》中，卡梅隆摒弃了传统3D电影炫耀式的表现手段（没有什么小球飞到眼前的镜头），而是让观众全方位浸入到影片所创造的环境中，观众将感到他们是通过一扇窗看，而不是在看银幕。片中有一场戏男主角杰克透过飞机的窗户看到外面的巨树、瀑布、丛林，由于3D带来的深度感，观众会感到自己正亲眼看到这样的美景，身临其境。
新技术2：可以“无中生有”的虚拟摄影机
这又是卡梅隆的一大发明。它其实不是摄影机，而是一台带有LCD屏幕的监视器，这个可任意移动和旋转的监控器里可以在拍摄演员的表演时，同步预览到由电脑生成的即时CG画面，并且可以随时以任意角度和显示比例观看画面效果。
《阿凡达》中的大部分镜头是真人拍摄和电脑CG合成的，演员在绝大多数情况下都在完全没有布景、空荡荡的摄影棚里对着空气手舞足蹈，他们所身处的潘多拉星球要在后期制作中由电脑加入。在《阿凡达》以前，演员表演的时候导演无法看到最终合成的CG效果，只能凭借想象。
有了虚拟摄影机，这一瓶颈被突破了！
当男主角在摄影棚里的塑料板上跑步的时候，卡梅隆在监视器上同步预览到的则是身高3米的蓝色阿凡达在潘多拉的哈利路亚山上攀登。尽管监视器上的画面质量很粗糙，只相当于10年前的电子游戏画面，但这个功能对CG电影来说至关重要，在《阿凡达》以前，实时预览技术一直是一个难题。
新技术3：升级版动作捕捉技术
从CG技术引入影视、动漫作品开始，动作捕捉技术就应运而生了，很多观众对这个技术已经不陌生，几乎所有影视/动画中的CG场面都会用到这种技术。
不过卡梅隆为了拍摄《阿凡达》，全面升级了动作捕捉技术。因为他的理念是要尽可能地让演员的表演被100%传递到电脑里去。“演员不能只是给人物配音，然后让动画师去花两年的时间完成其余的工作。我要让真人表演被准确地表现出来。”卡梅隆说。并且，他希望能像监控实拍一样控制虚拟场景的拍摄。
新技术4：表情捕捉技术
《阿凡达》中最具有里程碑意义的技术就是让CG人物的表情达到真人水准。在以往的CG电影里，人类角色的外形被造得再逼真，一旦她/他开口讲话，一颦一笑，便会马上露出马脚。10年前的全CG电影《最终幻想》就是如此，尽管其中女主角的几百万根头发都被一一做出来，人物造型以假乱真，但她僵硬的表情仍然让观众一眼看穿其CG本质。
《阿凡达》中，卡梅隆发明了一种头盔，上面固定有一个摄像机，伸在演员面前2.5英寸处。演员脸上画有许多绿点，用来给摄像机提供追踪参考点。摄像机记录下演员面部最微妙的表情变化，将数据合成到电脑中的虚拟角色。而通过虚拟摄像机传递给导演的监控画面，随时可以达到达到面部特写级别的精度。
如此一来，演员最细微的表情变化都被准确地传递给电脑生成的蓝色纳威人，他们因此变得栩栩如生！
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