1954年8月16日，詹姆斯·卡梅隆出生在加拿大安大略省的一个中产阶级家庭，他的父亲是一个电气工程师，母亲是一个艺术家，这似乎注定他一生下来就会具有工程和艺术两方面的才华。少年时的詹姆斯·卡梅隆就具有非凡的工程才能和组织能力，他曾经带领小伙伴们制造过一个足以在地面上留下弹坑的抛石机，以及用一个自制的潜水艇把一只老鼠送到了尼亚加拉河底。在艺术方面，他曾和母亲学习过多年的绘画，并且曾在家乡举办过画展，并且很小就开始写科幻小说，他12岁时所写的一部科幻小说被看作是他的科幻影片《深渊》故事的原型。在他14岁的时候，他看到了大师斯坦利·库布里克的《2001太空漫游》。当时卡梅隆被惊呆了，在电影院里连续看了10遍之多，从此在他心灵中萌发了制作电影的愿望。他开始用父亲的8毫米摄影机拍摄一些简陋的影片。 

　　中学毕业以后，詹姆斯·卡梅隆被一所大学的物理系录取，他很快就对大学的课程感到失望，跑出校园闯荡社会。他干过机械修理工，给别人开过大卡车。1977年，詹姆斯·卡梅隆看到了乔治·卢卡斯的经典科幻影片《星球大战》，他激动地意识到这就是他想要创造的东西。这使得詹姆斯·卡梅隆确立了自己的人生方向并开始为此忙碌起来，从未接受过专业训练的他开始到处寻找机会成为电影人，熟悉从镜头到摄影机导轨的各种电影制作器材，甚至和朋友制定了人生第一个拍摄计划，想要利用手头的设备和自制的模型制作一部10分钟的科幻影片！ 

　　詹姆斯·卡梅隆是幸运的，他的才华很快就得到了好莱坞制片人罗杰·卡曼的赏识，从罗杰·卡曼那里他得到了人生第一份电影方面的工作——为卡曼工作室1980年的影片《星空大战》制作特技模型，第二年他就升职为这个工作室的另一部影片《恐怖星系》的第二小组导演和电影制作设计师。詹姆斯·卡梅隆是少有的以特技设计出身的导演之一，在以后的电影创作中，詹姆斯·卡梅隆一向把特技制作放在一个极其重要的位置，而且还经常亲自参与设计和实施特技的制作。在詹姆斯·卡梅隆的电影里，卓越的特技制作不但总是创造出令人目瞪口呆、热血沸腾的视觉效果，而且能够和情节自然地融为一体，丝毫没有生硬和炫耀的感觉。但这并不是说，特技就是詹姆斯·卡梅隆电影的全部。詹姆斯·卡梅隆不但是个优秀的特技工程人员，更具有一般的工程人员不具备的想象力，以及一些别的东西。 

　　1981年，詹姆斯·卡梅隆的第一部导演作品问世。这部名叫《食人鱼2：繁殖》的影片完全在意大利拍摄，詹姆斯·卡梅隆和一口意大利语的工作人员相处得并不愉快，而拍摄完毕后，制片方出于对这个羽翼未丰的导演的轻视，不让他参与影片的最终剪辑。25岁的詹姆斯·卡梅隆一气之下，用一张信用卡撬开了工作室的门，自己想方设法学会使用了意大利的剪辑机，用几个星期的时间自己剪辑了整部片子。在这个过程中，詹姆斯·卡梅隆下定决心不再为任何人卖命，一定要制作自己的电影。

　　在意大利期间，詹姆斯·卡梅隆备受疾病、饥饿和贫困的折磨。痛苦的经历使他每晚噩梦缠身，一次他做了一个非常清晰的噩梦：被一个来自未来的机器杀手追杀。根据噩梦的内容，詹姆斯·卡梅隆写了一个浸满其卓越才华的电影剧本《终结者》。他把这个剧本以一美元的价格卖给了制片人盖尔·安妮·赫德，条件是让他以自己的方式导演这部影片。盖尔答应了他的要求。1984年，詹姆斯·卡梅隆推出了他第一部自编自导的影片《终结者》。这部影片的拍摄只花了650万美元，却赚得了3600万美元的国内票房，并赢得了影迷和评论界的一致好评。

　　《终结者》的成功使得詹姆斯·卡梅隆获得了电影界的广泛关注。1985年，詹姆斯·卡梅隆和西尔维斯特·史泰龙一起撰写了《第一滴血2》的剧本，这部影片同样也取得了票房上的成功。 

　　代表作《异形2》1986年，詹姆斯·卡梅隆自编自导的第二部作品《异形2》问世。这部影片是著名导演雷德利·斯科特的科幻经典《异形》的重拍版。詹姆斯·卡梅隆编导的这部影片的续集明智地避免了重复原片的风格，而是把人和异形的战场从单个的太空船搬到了一个巨大的太空基地，以一种动作片的风格重新演绎了发生在太空的恐怖故事，整部影片洋溢着一种英雄主义的精神。此片的视觉效果也绝对一流，其美工设计给人一种卡梅隆影片所一贯具有的，纯粹的(而非形式主义的)机械审美快感，而其特技制作也堪称达到了电脑生成影像参与电影制作之前的高峰。《异形》获得了七项奥斯卡提名，其中包括西格妮·韦弗的最佳女主角提名，结果获得了最佳音响剪辑和最佳视觉效果奖。 

　　1989年，詹姆斯·卡梅隆自编自导的第三部重量级作品《深渊》问世。这部科幻影片和卡梅隆的其它同类作品有些不同，虽然其中穿插了很多惊险的打斗和关于海底神秘生物的描述，但它重点还是用一种比较慢的节奏，在一个科幻的背景下讲述了一个关于夫妻感情的故事。很多观众认为这部影片的节奏过慢，使人昏昏欲睡，这使得这部影片的票房不如卡梅隆的其它影片卖座。但也有很多影迷被片中人物的感情所打动。在撰写《深渊》的剧本时，卡麦隆正在经历和第二任妻子——电影制作人盖尔·安妮·赫德的感情危机，自然地把自己的经历带入了创作之中，把男女主人公的感情纠葛写得感人至深。

　　代表作《终结者2》1991年，被影迷们盼望已久的《终结者2》终于浮出水面，这部影片震惊影坛，并且赚得了2亿美元的国内票房，获得了四项奥斯卡奖(最佳视觉效果、最佳音响、最佳化妆和最佳音效剪辑)。《终结者2》宣告了一个时代的来临，人们终于相信，电影特技表现已经无所不能，唯一的制约只是人们的想象力。在每个单个的场面中，詹姆斯·卡梅隆也发挥了卓越的导演和剪辑才能，在场面调度、蒙太奇的使用和时间的控制等方面达到了完美的境界。 

　　在《终结者2》之后，詹姆斯·卡梅隆于1993年成立了自己的特技制作公司“数字领域”，和卢卡斯的“工业光魔”分庭抗礼。1994年由“数字领域”制作特技的第一部影片《真实的谎言》出炉。这部影片试图把间谍惊险片和喜剧情节有机地结合起来，成功地发掘出了动作明星施瓦辛格的幽默潜力，但它给人留下最深印象的还是结尾那一架“海鹞”式垂直起落战斗机。它在海天一色的背景下发射“小牛”导弹打中跨海大桥的场面既壮观华美，又具有军事演习一样的真实感；而后来的机翼上的搏杀又呈现出繁复和夸张的卡通风格。作为导演，詹姆斯·卡梅隆能够选中这种独特的武器扮演片中“重要角色”，并且把它的魅力发挥到极致，又一次证明了他对机器美的特殊爱好和感悟力。另一方面，和多数影片把特工人员描绘成冷酷无情的杀人机器相反，《真实的谎言》把他们描绘成传统意义上的“好人”，再一次体现了卡梅隆特有的乐观主义精神。 

　　代表作《泰坦尼克号》1997年，詹姆斯·卡梅隆拍摄了著名的《泰坦尼克号》。一心追求自己心目中完美目标的精神的他，在《泰坦尼克号》中得到了最高的体现，詹姆斯·卡梅隆亲自操办了几乎每一件事，从给特技人员画受力分析图讲解大船沉没的原理，到为片中的杰克提笔画素描。在拍摄过程中，詹姆斯·卡梅隆对演员和职员也非常的严格。投资方的冷言冷语、手下的怨声载道、酷寒的海水，再加上拍摄过程中遇到的难以想象的困难，这一切使卡梅隆几乎到了崩溃的边缘，但他仍然坚持着，并且喊出了近乎悲壮的豪言壮语：“‘泰坦尼克号’可沉，《泰坦尼克号》不可沉！” 

　　这一切的努力终究没有白费。在《泰坦尼克号》推出3个月后，全美票房收入高达4亿7千万美元，而国际票房更是超过了18亿，使这部影片成为了最卖座的影片之一。这部影片更是获得了14个奥斯卡奖的提名并获得了其中的11个，平了《宾虚》的纪录。詹姆斯·卡梅隆也因此获得了第70届奥斯卡最佳导演奖。在颁奖晚会上，卡梅隆近乎疯狂地举起奥斯卡奖，大声说出片中的著名台词：“我是世界之王！” 

　　辉煌之后，詹姆斯·卡梅隆却出人意料地选择了“消失”，《泰坦尼克号》之后他一直没有推出大的银幕作品，直到2009年，他才正式宣布开拍他的新片———《阿凡达》，这是一部真人表演结合电脑CG动画的科幻大片，全球影迷引颈以待，对卡梅隆的最新大作寄予厚望。

        2010年，入选《时代周刊》评出的“全球最具影响力人物”；同年他获得美国视觉效果工会奖终身成就奖。2011年，获得美国制片人工会奖里程碑奖。2012年，正值泰坦尼克沉船100周年纪念，由詹姆斯·卡梅隆执导的电影《泰坦尼克号》以3D形式再次亮相大银幕。2014年4月，詹姆斯·卡梅隆表示，《阿凡达》的续集系列《阿凡达2》、《阿凡达3》、《阿凡达4》都已经进入前期筹备阶段。