《阿凡達》與許多其他以不同世界為背景大量使用視覺效果的電影不同，這部電影的目標是創造這個屬於自己的「另一個」世界，其細節需要每個元素的因果關係保持一致。
構建一個虛構的世界，但把它當成一個真實的世界，從廣義上想象它的生物學和物理學，以及如何影響角色的行為，再進一步影響電影情節。
《阿凡達》第一部於2009年上映，但在導演兼編劇詹姆斯·卡梅隆的腦海中，它自1994年就已經存在。同年，他為一部於1999年上映的電影寫了80頁的說明，當時的技術並不甚接近卡梅隆對他電影的設想，也沒有那種視覺效果和照片級真實感。因此，卡梅隆本人在接下來的15年裡努力工作，去創造實現他電影所需的技術。彷彿除了汽車，他還為自己修築了通往他想去的地方的路。
直到2005年，技術趨於成熟，他開始構想潘多拉世界，那裡居住著納威人，電影的核心外星物種。他從草圖開始獨自構思，然後他成立了一個特殊的設計師團隊來完善他的設定。就這樣，經過幾年的繪畫、雕塑和電腦創作過程終於製作出了數字生物。卡梅隆和喬治·盧卡斯為星球大戰建造城市的方式一樣，即在批准設計時越來越重視每座建築的功能。
《阿凡達》的設計以及它的建築，還有續集《阿凡達：水之道》更先進、更精緻的設計都是非常現實主義的。首先構想生物或植物必須具備的效用和生物特性，然後是它們的外形設計，後者需要符合每種生物履行的職能。
這在某種意義上符合達爾文主義的思想，如果一隻動物有六條腿，它就需要構思它如何生存以及六條腿的用途，以便所有腿在行走時可以動起來。所以為了做到這一點，了解它所居住的星球的規則顯得尤為重要。
湖南省張家界武陵源國家公園激發了阿凡達景觀的靈感
潘多拉的引力比地球低，因為它有好幾顆衛星，這是一切設定的起源。它可以走得更遠，離地球物理定律更遠，會涉及更多動植物的形式，甚至與我們所知道的相去甚遠。
設計的合理性一直是卡梅隆的重點，一般的電影正是以創造為主而不考慮現實主義或合理性。卡梅隆作為90年代的第一位現代電影製作人，始終認為從一個世界觀中誕生多部電影、衍生產品等，並且彼此之間複雜而連貫，這樣才有意義並且經得起時間的考驗。
例如，《阿凡達：水之道》中人物騎的水馬，這種生物在電影中至關重要，在第一部《阿凡達》中並未出現。這種坐騎的設計與潘多拉的物理和生物學非常一致，所以它才可以在多年後的第二部電影中出現。
潘多拉的動物群具有兩棲類的皮膚和彼此相似的鰓，人類無法在地球上呼吸正是因為他們沒有這種構造，潘多拉動物的創作靈感來自於毒箭蛙的皮膚質感和鮮豔的顏色。潘多拉星球上的每個人都有兩棲的外表，甚至也鳥類在內。
在第一部《阿凡達》中，我們看到了非常大的鳥類能夠在沒有羽毛的情況下飛翔，這個設定來自於在重力比我們低的行星上工作的想法。
鳥類在各個方面都經過精心設計，以便它們能夠發揮作用。團隊創造的獨特鳥類有自己的著陸和起飛方式，飛行過程連貫且沒有違和感。這項工作涉及工程師與設計師合作，與其他所有事物一樣，從它們應該能夠做的事情開始，然後設想需要什麼樣的構造實現它們的功能，過程類似於飛機設計，適用於生物的工業設計原則。
鳥類的尾巴可以通過一個細絲系統連接到其他動物的尾巴，這些細絲像電線一樣交織在一起，看起來就像一個公對公的互鎖插座，尾巴連接後發生的資訊交換使比較更加真實。
生物發光也是如此，來自一種允許潘多拉生物發光的生物學原理。在電影中，生物發光照亮了整個場景，對於為環境和特定色調的場景賦予獨特的外觀非常有用。電影以多種方式進行照明，尤其為某些情節鋪墊氛圍時。生物發光會產生特殊的彩色光，尤其是介於藍色和紫紅色之間的熒光色，這些都來自生物本身，隱藏或意想不到的光點在設計不同於其他環境的環境中很重要，這一點則是沿用了室內設計的原則。
潘多拉的動植物會發光，可以降低亮度或不發光以保護自己免受掠食者的侵害，有生物發光的苔蘚，只有在觸摸時才會發光，還有可以呈現不同顏色的植物。這樣照明也具有敘事意義，這都需要從我們世界中真實存在的生物體中汲取靈感才能實現。
例如，甲藻是一種微觀藻類，具有通過移動激活的自身生物發光形式，當激活它的驅動力降低時，這種發光就會消失。
將真實生物體的真實特徵與設計和敘事需求相結合，可以創造一致性，一種貫穿設計和聲音設計、行為、生物起源和性質的連貫性形式，觀眾不知道的所有細節都是創造一個世界的基礎，正是因為這種感知的一致性才讓電影中的世界顯得真實。
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