阿凡达分别使用了CG表演捕捉技术、真人表演，以及两者结合的三种不同的拍摄系统。
1、创新动作捕捉
首先是用于动作捕捉场景的虚拟系统，动作捕捉技术通常是这样来拍摄的：
演员们穿着带有标记点的动作捕捉服，它可以将红外线反射回固定的摄影机，这为动画师提供了后期可以用来创建动画角色的数据点。
卡梅隆通过The volume捕捉系统选择这些表演的最终镜头，包括CG角色从一开始展示出的人类情感特写镜头，这些镜头最后会由维塔数码（视觉效果公司）进行最终渲染。
2、进一步推动3D技术
表演捕捉完成后，摄制组就收拾行李前往新西兰，用Fusion 3D摄影机拍摄所有的真人镜头。
Fusion拍摄装置包含两台索尼F950s摄影机用于拍摄Native 3D镜头，一个是水平安装，另一个是垂直安装，通过分束器进行拍摄，也就是说一台摄影机拍摄左眼镜头，另一个拍摄右眼镜头。
之前的3D摄影机都被固定在一个装置里，但Fusion 3D装置可以连接多个摄影机。模仿人眼调节深度和焦点的方式，这创造了一个更自然的3D效果，符合我们自己的视觉效果。
Fusion 3D装置也被用于拍摄CGI和真人元素相结合的镜头，它叫做The Simulcam系统，反射标记被放置在Fusion 3D摄像装置上，这样它就可以被动作捕捉系统识别。
通过摄影机监视器，真人动作元素可以与之前捕获的CG表演动作准确合成，现在，我们称之为增强现实。
3、simulcam系统
在将CGI与实景合成时Simulcam提供了更多的可控性和灵活性，更为传统的拍摄方式是先让演员对着绿幕拍摄，然后动画师后期将他们的作品与演员相合成，这通常会产生一些不必要的让步，Simulcam系统为演员和电影制作人提供了更准确的参考点，从而减少了这些潜在的让步。
他们可以调整整体框架，或者调节真人动作和CG动作匹配度，最终的成果会呈现出一个无缝衔接的完美镜头。
阿凡达剧情简介
故事发生十多年后。曾经的截瘫的前海军士兵杰克·萨利永久变身为拥有地球人基因和纳威人基因的“阿凡达”，并与奥马蒂卡亚部落的族长之女妮特丽结为夫妇。
杰克已经完全适应了他的新身体和族长的身份，并和奈蒂莉有了三个孩子，还收养了格蕾丝留下的女儿琪莉。
四个孩子里，老大纳特亚姆最为懂事听话，也很会照顾弟弟妹妹；老二琪莉因为不知道自己的父亲是谁，有些敏感；老三洛克酷爱冒险，是家里的闯祸精；最小的妹妹图克总是黏着哥哥姐姐们。
四人跟人类留下的孤儿“蜘蛛”是形影不离的好朋友。
原本，将地球人赶走后，杰克一家与族人过上了田园牧歌般的生活。然而，原本死去的迈尔斯·夸里奇上校化身阿凡达重新归来，一心要找杰克和奈蒂莉复仇。
为了族人的安危，也为了保护孩子，杰克决定带着家人离开，前往不易被找到的由罗娜尔和特诺瓦里领导的海洋部落，展开全新的生活。正当一家人经过重重磨合，终于适应以水构筑的新家园时，新的危机也在慢慢靠近。