Según la empresa de efectos especiales que trabajó en la película Weta Digital, se crearon 57 nuevas especies de criaturas marinas para la película. Los artistas también consultaron sobre biología de arrecifes de coral con investigadores de la Universidad Victoria de Wellington (Nueva Zelanda).
La película ganó mil millones de dólares en solo 14 días. El primer Avatar (2009) lo hizo en 19 días.
James Cameron declaró que quería que el mechón de cabello de Lo'ak (Britain Dalton) cubriera parte del lado derecho de su rostro en la mayoría de las escenas porque quería hacer referencia al personaje de John Connor (Edward Furlong) de Terminator 2 (1991).
En la primera película (2009), no se ven animales con plumas en ninguna parte de Pandora. Y tampoco los encontraremos en esta película. Por lo que no se explica de dónde obtienen los Na'vi las plumas con las que fabrican sus adornos para flechas.
La escena donde Spider (Jack Champion) rompe el espejo falso de la silla hace referencia a una escena similar de la película True Lies (1994)
Los actores pasaron un tiempo en Hawái para la película, donde aprendieron a bucear.
La mayor parte de las escenas se crearon en el tanque de Manhattan Beach Studios en el sur de California. Contenía más de 946 mil litros de agua. Tenía casi 36 metros de largo, más de 18 metros de ancho y más de nueve metros de profundidad.
Kate Winslet reveló en una entrevista con Hollywood Reporter que aprendió a bucear para su papel y que pudo contener la respiración durante siete minutos y catorce segundos. También, la actriz Sigourney Weaver afirmó que pudo durar unos seis minutos bajo el agua.
Josh Brolin rechazó la oferta de James Cameron para protagonizar la película.
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