Kỹ thuật làm cho ảnh phẳng thành ba chiều vốn rất cổ điển, xuất phát từ nguyên lý hai hình ảnh cho hai mắt tạo không gian nổi. Như vậy phải quay thành hai phim, từ hai góc nhìn khác nhau, tương ứng với hoạt động của hai mắt.

Ý tưởng tài tình của đạo diễn James Cameron là bao vây khán giả bằng ba màn ảnh rộng, tạo thành một đường cong khổng lồ bao trùm cả tầm nhìn. Mỗi màn hình được chiếu bằng hai phim 65mm, nghĩa là gấp đôi loại phim nhựa 35mm vẫn thường dùng, để có được ảnh to, rõ và sáng hơn, làm các hiệu ứng đặc biệt trở nên hiện thực hơn. Tổng cộng sáu máy chiếu phim tạo ra sáu góc nhìn khác nhau, và để tạo ảo giác hoàn hảo, phim được chiếu với tốc độ 30 ảnh/giây (thay vì 24) làm cho chuyển động của nhân vật nhuần nhuyễn hơn.

Khán giả mang kính trang bị bộ lọc phân cực, hoạt động theo nguyên lý ánh sáng tự nhiên hình thành từ các sóng phân tán ra mọi hướng, nhưng người ta phân hóa ánh sáng để chỉ giữ lại các sóng hướng theo một chiều. Mắt trái sẽ nhận được sóng ánh sáng thẳng đứng và mắt phải nhận sóng ánh sáng ngang. Nhờ bộ lọc phân cực, mỗi mắt chỉ nhìn thấy ảnh riêng cho mình. Bộ não sẽ tổng hợp hai ảnh này để có ảnh không gian ba chiều.