Кэмерон родился 16 августа 1954 года в Канаде (Капускасинг) в многодетной семье инженера-электрика и художницы. Маленькому Джеймсу в равной степени передался талант и к рисованию и к техническому разбору разных сооружений. С детства Джеймса обуревали фантазии, которые он тут же воплощал с друзьями: строил ракеты или мышиные батискафы. Мальчик зачитывался научной фантастикой, сочинял рассказы. Впоследствии многие сюжеты кассовых хитов Кэмерона будут основаны на фантазиях из его детской тетрадки (например, история фильма «Бездна» по сути была сочинена на уроке биологии).
Кинематографом подросток заболел, посмотрев фильм Стэнли Кубрика «2001: Космическая одиссея». Но о профессии режиссера и не мечтал. Джеймс выбрал науку, поступив сначала на физический факультет в колледж при Калифорнийском университете, а затем на факультет философии Университета Торонто. Впрочем, страсть к кинопроцессу накрыла его с головой. Вместо штудирования книг по философии, Кэмерон изучал в библиотеках технологию комбинированных съемок или колорирования пленки. В конце концов, Джеймс уступил страсти и бросил учебу. Он устроился водителем, чтобы в свободное от работы время постигать азы кинематографии. В 1975 году 21-летний Кэмерон вместе с друзьями снимает свой первый фильм — фантастическую короткометражку «Ксеногенезис». После этого мастер низкобюджетных фильмов Роджер Корман предлагает одаренному молодому человеку работу на его киностудии, где Кэмерон учится съемкам со спецэффектами, постановке декораций, монтажу.
В 1982 году 28-летний Кэмерон написал сценарий космического боевика «Терминатор» и продал его продюсеру Гэйл Энн Херд (кстати, своей будущей второй жене) всего за 1 доллар, но с условием, что режиссером проекта станет он. В 1984 году «Терминатор» выходит на экраны. Работа режиссера-самоучки получает 7 номинаций на «Оскар». Голливуд говорит о Джеймсе Кэмероне с уважением. Он получает карт-бланш от кинокомпаний и начинает воплощать на экране свои фантазии. Каждый его новый фильм — это еще больший успех и новый финансовый рекорд. В 1985 году он снимает хит «Рембо: Первая кровь 2». В 1986 году - «Чужие» - фильм собирает в прокате более 180 миллионов долларов, и получает 7 номинаций на «Оскар». Через три года Кэмерон создает «Бездну». В 1991 году он возвращает легендарного Терминатора на экраны в фильме «Терминатор 2: Судный день». Фильм собирает более полумиллиарда долларов и 6 номинаций на «Оскар». В 1994 году еще одним хитом становится его драма «Правдивая ложь». Однако ошеломительный успех приходит к нему в 43 года вместе с фильмом «Титаник», который покоряет миллионы сердец. На истории о крушении легендарного лайнера Кэмерон не экономил и довел бюджет картины до рекордных 200 миллионов долларов. В итоге «Титаник» поставил рекорд кассового сбора, собрав более 1 миллиарда долларов и 11 статуэток «Оскара». Уже в 2009 году Джеймс превзошел самого себя, сняв первый полнометражный блокбастер в 3D «Аватар». История синих человечков произвела революцию в индустрии спецэффектов. «Аватар» стал суперхитом, сделав Кэмерона первым режиссером в мире, два фильма которого подряд зарабатывали в мировом прокате более 1,5 миллиарда долларов. За вклад и развитие киноиндустрии Джеймс Кэмерон удостоен Звезды на Голливудской Аллее Славы.