"Alien" es la secuela de la primera película exitosa de Ridley Scott, "Alien". James Cameron contrató a su viejo amigo Stan Winston como supervisor de efectos especiales, y Stan Winston hizo casi todo el trabajo con él. Cameron y Winston utilizaron muchas miniaturas y lentes espejados para que la película pareciera más grande de lo que realmente era. Cameron y Winston utilizaron sistemas hidráulicos para mover la reina alienígena mucho más grande, que medía 14 pies de altura, y pidieron a los ingenieros de títeres que movieran la reina debajo de la marioneta gigante.
En The Abyss, James Cameron colaboró con Industrial Light & Magic de George Lucas para crear el primer personaje plástico CGI de agua en movimiento, conocido en la película como "Pie protésico" o "serpiente de agua". La serpiente de agua era compleja porque la escena de 75 segundos tardó más de seis meses en crearse y estaba diseñada para imitar los movimientos de los actores.
En "Terminator 2: El día del juicio final", el monstruo acuático se transformó en el T-1000, estableciendo un nuevo punto de referencia para las películas CGI. A Robert Patrick le volaron la cabeza con una granada y se hicieron varios tipos de títeres utilizando CGI.
En "Titanic", James Cameron filmó muchos Titanic de la vida real para maximizar la sensación de realismo. Usó modelos en miniatura y tecnología CGI para agregar carácter a algunas escenas. La fluida escena de Watergate se completa con un modelo en miniatura de la galería del barco. La mayoría de las escenas submarinas de "Titanic" fueron filmadas por James Cameron, quien utilizó tecnología submarina para capturar imágenes reales de los restos del Titanic, combinadas con efectos especiales.
En "Avatar", James Cameron utilizó la tecnología de captura de movimiento para completar otro hito en efectos especiales. La tecnología de captura de movimiento se ha utilizado ampliamente en las películas de videojuegos y de superhéroes de gran realismo actual. El entorno de Avatar fue concebido mientras James Cameron establecía una inmersión en solitario sin precedentes en la Fosa de las Marianas. Avatar 2 parece tener algunas escenas submarinas complejas, sin duda basadas en las propias aventuras submarinas de Cameron.