Únicamente 40 por ciento de la película cuenta con escenas "reales".

El actor norteamericano Stephen Lang, quien protagoniza al "Coronel Quaritch" en la película, realizó casting en el año de 1986 para el largometraje Aliens: El Regreso, sin embargo, fue rechazado y posteriormente considerado por James Cameron para actuar en su nueva película.

Fue la película más cara de la historia con 237 millones de dólares de presupuesto.

Mientras se encontraba desarrollando Avatar, James Cameron se puso a trabajar en un nuevo sistema de cámara 3D digital, que desarrolló con su socio Vince Pace de Pace Techonologies, utilizando la tecnología HD de Sony y Fujinon. Pero antes de que Avatar fuera una realidad, el objetivo de Cameron con la nueva cámara 3D digital era recuperar la experiencia de exploración de océano profundo con claridad sin precedentes para una audiencia global. Su histórica exploración del interior del Titanic fue el tema de la película de Cameron en 3-D IMAX Misterios del Titanic, seguida de Aliens of the Deep.
Las experiencias de Cameron en estas películas no sólo adelantó su visión para una presentación tridimensional de Avatar, también dio forma a uno de los elementos de iluminación y diseño firma de la película.

El equipo de rodaje adoptó palabras especificas Na’vi, como skowng, que significaba “paleto”, y fue una de las preferidas para pincharse jocosamente unos a otros

En un principio los actores se sentían escépticos debido al secreto que rodeaba al proyecto y a los escasos detalles acerca de historia y los personajes que ofrecían.

Los ojos de los Na’vi son dos veces el diámetro de los humanos y están más separados. Los Na’vi son mucho más delgados que los humanos, con cuellos más largos, y tienen estructuras óseas y musculares diferentes, incluyendo, de manera muy obvia, sus manos de tres dedos.

La idea original de James Cameron era empezar a rodar la película nada más lanzar Titanic y estrenarla en 1999. Sin embargo, en el momento, los efectos especiales que quería para la película hacían que el presupuesto de la misma subiese hasta los 400 millones de dolares, por lo que se ha tenido que posponer el estreno casi 10 años para que la tecnología para crear dichos escenarios utilizada fuese accesible.

El rodaje del filme es en el mismo estudio/hangar en el que Howard Hughes presentaba sus prototipos de aviones.