Джейк Салли — бывший морской пехотинец, прикованный к инвалидному креслу — получает задание совершить путешествие к базе землян на планете Пандора, где добывается редкий минерал, имеющий огромное значение для выхода Земли из энергетического кризиса. Поскольку воздух Пандоры токсичен, была создана программа "Аватар", в которой сознание людей подключается к аватару — гибриду с дистанционным управлением, полученному из человеческой ДНК и ДНК На'ви, коренных жителей Пандоры. Миссия Джейка — уничтожить На'ви, которые стали препятствием для добычи минерала.

В фильме Кэмерон использовал собственную технологию 3D-съемки "Reality Camera System" с двумя камерами высокого разрешения. Также использована технология motion capture — захват специальными датчиками движений актеров и их последующая цифровая обработка. При этом эффективность стадии захвата была в шесть раз больше, чем использовали раньше, что позволило детектировать и выражения лиц актеров. Также была разработана технология, которая позволяла во время съёмок видеть на экране мониторов виртуальных персонажей вместе с живыми актерами.