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1954年8月16日，詹姆斯·卡梅隆出生在加拿大安大略省的壹個中產階級家庭，他的父親是壹個電氣工程師，母親是壹個藝術家，這似乎註定他壹生下來就會具有工程和藝術兩方面的才華。少年時的詹姆斯·卡梅隆就具有非凡的工程才能和組織能力，他曾經帶領小夥伴們制造過壹個足以在地面上留下彈坑的拋石機，以及用壹個自制的潛水艇把壹只老鼠送到了尼亞加拉河底。在藝術方面，他曾和母親學習過多年的繪畫，並且曾在家鄉舉辦過畫展，並且很小就開始寫科幻小說，他12歲時所寫的壹部科幻小說被看作是他的科幻影片《深淵》故事的原型。在他14歲的時候，他看到了大師斯坦利·庫布裏克的《2001太空漫遊》。當時卡梅隆被驚呆了，在電影院裏連續看了10遍之多，從此在他心靈中萌發了制作電影的願望。他開始用父親的8毫米攝影機拍攝壹些簡陋的影片。
中學畢業以後，詹姆斯·卡梅隆被壹所大學的物理系錄取，他很快就對大學的課程感到失望，跑出校園闖蕩社會。他幹過機械修理工，給別人開過大卡車。1977年，詹姆斯·卡梅隆看到了喬治·盧卡斯的經典科幻影片《星球大戰》，他激動地意識到這就是他想要創造的東西。這使得詹姆斯·卡梅隆確立了自己的人生方向並開始為此忙碌起來，從未接受過專業訓練的他開始到處尋找機會成為電影人，熟悉從鏡頭到攝影機導軌的各種電影制作器材，甚至和朋友制定了人生第壹個拍攝計劃，想要利用手頭的設備和自制的模型制作壹部10分鐘的科幻影片！
詹姆斯·卡梅隆是幸運的，他的才華很快就得到了好萊塢制片人羅傑·卡曼的賞識，從羅傑·卡曼那裏他得到了人生第壹份電影方面的工作——為卡曼工作室1980年的影片《星空大戰》制作特技模型，第二年他就升職為這個工作室的另壹部影片《恐怖星系》的第二小組導演和電影制作設計師。詹姆斯·卡梅隆是少有的以特技設計出身的導演之壹，在以後的電影創作中，詹姆斯·卡梅隆壹向把特技制作放在壹個極其重要的位置，而且還經常親自參與設計和實施特技的制作。在詹姆斯·卡梅隆的電影裏，卓越的特技制作不但總是創造出令人目瞪口呆、熱血沸騰的視覺效果，而且能夠和情節自然地融為壹體，絲毫沒有生硬和炫耀的感覺。但這並不是說，特技就是詹姆斯·卡梅隆電影的全部。詹姆斯·卡梅隆不但是個優秀的特技工程人員，更具有壹般的工程人員不具備的想象力，以及壹些別的東西。
1981年，詹姆斯·卡梅隆的第壹部導演作品問世。這部名叫《食人魚2：繁殖》的影片完全在意大利拍攝，詹姆斯·卡梅隆和壹口意大利語的工作人員相處得並不愉快，而拍攝完畢後，制片方出於對這個羽翼未豐的導演的輕視，不讓他參與影片的最終剪輯。25歲的詹姆斯·卡梅隆壹氣之下，用壹張信用卡撬開了工作室的門，自己想方設法學會使用了意大利的剪輯機，用幾個星期的時間自己剪輯了整部片子。在這個過程中，詹姆斯·卡梅隆下定決心不再為任何人賣命，壹定要制作自己的電影。
在意大利期間，詹姆斯·卡梅隆備受疾病、饑餓和貧困的折磨。痛苦的經歷使他每晚噩夢纏身，壹次他做了壹個非常清晰的噩夢：被壹個來自未來的機器殺手追殺。根據噩夢的內容，詹姆斯·卡梅隆寫了壹個浸滿其卓越才華的電影劇本《終結者》。他把這個劇本以壹美元的價格賣給了制片人蓋爾·安妮·赫德，條件是讓他以自己的方式導演這部影片。蓋爾答應了他的要求。1984年，詹姆斯·卡梅隆推出了他第壹部自編自導的影片《終結者》。這部影片的拍攝只花了650萬美元，卻賺得了3600萬美元的國內票房，並贏得了影迷和評論界的壹致好評。
《終結者》的成功使得詹姆斯·卡梅隆獲得了電影界的廣泛關註。1985年，詹姆斯·卡梅隆和西爾維斯特·史泰龍壹起撰寫了《第壹滴血2》的劇本，這部影片同樣也取得了票房上的成功。
代表作《異形2》1986年，詹姆斯·卡梅隆自編自導的第二部作品《異形2》問世。這部影片是著名導演雷德利·斯科特的科幻經典《異形》的重拍版。詹姆斯·卡梅隆編導的這部影片的續集明智地避免了重復原片的風格，而是把人和異形的戰場從單個的太空船搬到了壹個巨大的太空基地，以壹種動作片的風格重新演繹了發生在太空的恐怖故事，整部影片洋溢著壹種英雄主義的精神。此片的視覺效果也絕對壹流，其美工設計給人壹種卡梅隆影片所壹貫具有的，純粹的(而非形式主義的)機械審美快感，而其特技制作也堪稱達到了電腦生成影像參與電影制作之前的高峰。《異形》獲得了七項奧斯卡提名，其中包括西格妮·韋弗的最佳女主角提名，結果獲得了最佳音響剪輯和最佳視覺效果獎。
1989年，詹姆斯·卡梅隆自編自導的第三部重量級作品《深淵》問世。這部科幻影片和卡梅隆的其它同類作品有些不同，雖然其中穿插了很多驚險的打鬥和關於海底神秘生物的描述，但它重點還是用壹種比較慢的節奏，在壹個科幻的背景下講述了壹個關於夫妻感情的故事。很多觀眾認為這部影片的節奏過慢，使人昏昏欲睡，這使得這部影片的票房不如卡梅隆的其它影片賣座。但也有很多影迷被片中人物的感情所打動。在撰寫《深淵》的劇本時，卡麥隆正在經歷和第二任妻子——電影制作人蓋爾·安妮·赫德的感情危機，自然地把自己的經歷帶入了創作之中，把男女主人公的感情糾葛寫得感人至深。
代表作《終結者2》1991年，被影迷們盼望已久的《終結者2》終於浮出水面，這部影片震驚影壇，並且賺得了2億美元的國內票房，獲得了四項奧斯卡獎(最佳視覺效果、最佳音響、最佳化妝和最佳音效剪輯)。《終結者2》宣告了壹個時代的來臨，人們終於相信，電影特技表現已經無所不能，唯壹的制約只是人們的想象力。在每個單個的場面中，詹姆斯·卡梅隆也發揮了卓越的導演和剪輯才能，在場面調度、蒙太奇的使用和時間的控制等方面達到了完美的境界。
在《終結者2》之後，詹姆斯·卡梅隆於1993年成立了自己的特技制作公司“數字領域”，和盧卡斯的“工業光魔”分庭抗禮。1994年由“數字領域”制作特技的第壹部影片《真實的謊言》出爐。這部影片試圖把間諜驚險片和喜劇情節有機地結合起來，成功地發掘出了動作明星施瓦辛格的幽默潛力，但它給人留下最深印象的還是結尾那壹架“海鷂”式垂直起落戰鬥機。它在海天壹色的背景下發射“小牛”導彈打中跨海大橋的場面既壯觀華美，又具有軍事演習壹樣的真實感；而後來的機翼上的搏殺又呈現出繁復和誇張的卡通風格。作為導演，詹姆斯·卡梅隆能夠選中這種獨特的武器扮演片中“重要角色”，並且把它的魅力發揮到極致，又壹次證明了他對機器美的特殊愛好和感悟力。另壹方面，和多數影片把特工人員描繪成冷酷無情的殺人機器相反，《真實的謊言》把他們描繪成傳統意義上的“好人”，再壹次體現了卡梅隆特有的樂觀主義精神。
代表作《泰坦尼克號》1997年，詹姆斯·卡梅隆拍攝了著名的《泰坦尼克號》。壹心追求自己心目中完美目標的精神的他，在《泰坦尼克號》中得到了最高的體現，詹姆斯·卡梅隆親自操辦了幾乎每壹件事，從給特技人員畫受力分析圖講解大船沈沒的原理，到為片中的傑克提筆畫素描。在拍攝過程中，詹姆斯·卡梅隆對演員和職員也非常的嚴格。投資方的冷言冷語、手下的怨聲載道、酷寒的海水，再加上拍攝過程中遇到的難以想象的困難，這壹切使卡梅隆幾乎到了崩潰的邊緣，但他仍然堅持著，並且喊出了近乎悲壯的豪言壯語：“‘泰坦尼克號’可沈，《泰坦尼克號》不可沈！”
這壹切的努力終究沒有白費。在《泰坦尼克號》推出3個月後，全美票房收入高達4億7千萬美元，而國際票房更是超過了18億，使這部影片成為了最賣座的影片之壹。這部影片更是獲得了14個奧斯卡獎的提名並獲得了其中的11個，平了《賓虛》的紀錄。詹姆斯·卡梅隆也因此獲得了第70屆奧斯卡最佳導演獎。在頒獎晚會上，卡梅隆近乎瘋狂地舉起奧斯卡獎，大聲說出片中的著名臺詞：“我是世界之王！”
輝煌之後，詹姆斯·卡梅隆卻出人意料地選擇了“消失”，《泰坦尼克號》之後他壹直沒有推出大的銀幕作品，直到2009年，他才正式宣布開拍他的新片———《阿凡達》，這是壹部真人表演結合電腦CG動畫的科幻大片，全球影迷引頸以待，對卡梅隆的最新大作寄予厚