При производстве «Аватара» было задействовано множество инновационных технологий по созданию визуальных эффектов. По заявлениям Кэмерона, работа над фильмом была отложена с 1990-х годов до тех времён, пока технологии не станут в достаточной степени прогрессивными, чтобы соответствующе воплотить его видение фильма[15].
Среди инноваций были новая система освещения обширных площадей, таких как джунгли Пандоры[97], павильон для съёмок с использованием технологии захвата движения в шесть раз крупнее, чем самый большой использованный ранее, и улучшенный метод захвата выражений лица. Для того чтобы выполнить захват мимики актёров, на них крепили специальные конструкции, выполненные индивидуально для каждого актёра по форме его головы. На этих конструкциях фиксировались крохотные камеры так, чтобы они располагались перед лицом актёра. Информация, собранная при помощи камер, о выражении лиц и движении глаз передавалась в компьютер[98]. Кэмерон говорил, что этот метод позволяет передать 100 % актёрской игры их цифровым копиям[99]. Кроме того, захваченное движение, переданное в компьютер, можно использовать неограниченное количество раз и просматривать с различных ракурсов[100].