影片设定在《阿凡达》的剧情落幕十余年后，讲述了萨利一家（杰克、奈蒂莉和孩子们）的故事：危机未曾消散，一家人拼尽全力彼此守护、奋力求生，并历经艰险磨难。
杰克和奈蒂莉组建了家庭，他们的孩子也逐渐成长，为这个家庭带来了许多欢乐。然而危机未曾消散，萨利一家拼尽全力彼此守护、奋力求生，最终来到潘多拉星球临海的岛礁族寻求庇护。岛礁族首领特诺瓦里与罗娜尔为萨利一家提供了庇护所，这个部族的成员都是天生的潜水好手，也和海洋中的各种生物建立了密切联系。
幕后花絮
在拍摄前，詹姆斯·卡梅隆乘坐一艘特制的深海潜艇潜入地球上的最深点――位于太平洋底11000米处的马里亚纳海沟，为续集中海底景观设计做实地调查 。
考虑到小演员们对于动作捕捉技术的陌生，以及靠想象的方式无法完成表演，制片人乔恩·兰道将这群新人带到了迪士尼乐园中的阿凡达游乐园中游玩，以在他们的心中建立起一整个潘多拉星球了感性认识 。
卡梅隆为了拍了年轻演员在水下的一整场戏，当时有六个孩子，其中一个7岁，全部都要拍水下的场景。他们接受了6个月训练，学习如何憋气，直到基本都能达到水下憋气2分钟-4分钟的水平 。
在拍摄期间，卡梅隆带领剧组前往亚马逊热带雨林体验生活，以便演员能够通过此次身临其境，将潘多拉星球的土著居民角色表演发挥到极致 。
该片使用3D改装的索尼Venice摄影机进行拍摄。索尼Venice摄影机是索尼的第一款全画幅数字摄影机，为了符合卡梅隆的拍摄要求，索尼将Venice摄影机进行定制改造，剧组在拍摄时可以更加轻便灵活的操作 。
拍摄时，卡梅隆邀请了天体物理学家、人类学家以及音乐教授和考古学者参与进来，他们进一步通过专业知识来完善片中的虚构要素，像完善潘多拉大气密度，创作三声音阶的纳美音乐，考证纳美人历史和社会结构 。
为了清晰捕捉演员在水下最微小的动作和表情，大部分的拍摄都是在一个90万加仑的水箱中进行的，这个水箱可以模拟海洋的漩涡和汹涌的海浪 。
影片配乐原计划由《泰坦尼克号》配乐作者詹姆斯·霍纳操刀，但霍纳于2015年6月乘坐飞机时坠机身亡 。直到2022年8月，作曲家西蒙·弗兰格林才宣布接棒制作影片配乐 。
詹姆斯·卡梅隆在影片中删减了长达10分钟的枪支暴力镜头，并考虑到美国枪支暴力的发生率，他不再迷恋在动作场景中拍摄枪支镜头 。