С января по апрель 2006 года, Кэмерон работал над сценарием. Работая с языковедом и директором Центра управления коммуникаций Университета Южной Калифорнии Полом Фроммером, он разработал целый язык и культуру для На’ви, коренной расы Пандоры.

В производстве фильма Джеймсу Кэмерону помогала студия по визуальным эффектам «Weta Digital». Стэн Уинстон, который сотрудничал с Кэмероном в прошлом, присоединился к помощи в конструкции фильма.

В сентябре 2006 года было объявлено, что Джеймс Кэмерон, использует в фильме свою собственную технологию «Reality Camera System» для создания фильма в 3D. Эта система будет использовать две камеры высокого разрешения для создания глубины восприятия.[22] Также режиссёр планировал создавать фото-реалистичные компьютерные персонажи с помощью анимационных технологий «Motion Capture».
Другие технологические новшества включают эффективность стадии захвата, которая в шесть раз больше, чем использовали раньше и усовершенствованный метод захвата выражения лица.

Чтобы создать человеческую колонию добывающую полезные ископаемые на Пандоре, производственные дизайнеры посетили буровые установки в Мексиканском заливе в июне 2007 года. Они фотографировали, измеряли и снимали каждый аспект, который будет повторен на экране с фотореалистичной CGI. На производстве работало около 1000 человек.