En 2001, Cameron a de nouveau effectué des plongées sur l'épave, plongées qu'il a filmées. Les vidéos apparaissent dans un film en trois dimensions commenté par Bill Paxton,Les Fantômes du Titanic (Ghosts of the Abyss) sorti en 2003.

 

Cameron a également utilisé le Keldysh et les submersibles Mir pour une expédition sur l'épave du cuirassé Bismarck coulé en 1941, et a réalisé un documentaire, Expedition: « Bismarck », présenté en 2002.

 

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Pour réaliser les effets spéciaux de son film, James Cameron a demandé les services d'une société qu'il a lui-même créée en 1993, Digital Domain. Les effets spéciaux ont été supervisés par Rob Legato. Leur rôle a notamment consisté à donner vie au navire lors de la traversée,puis du naufrage,dans les plans d'ensemble.

 

En effet, il était impossible de filmer le décor à taille réelle en mouvement. Le studio a donc été chargé de placer des acteurs numériques (dont les personnages principaux) sur la maquette au 1/20e. C'est notamment le cas dans le plan où Jack et Fabrizio sont à la proue du navire tandis que la caméra survole le navire, plan auquel les producteurs du film ont donné le surnom de « plan à un million de dollars ».

 

Pour celui-ci, Cameron leur a demandé d'imaginer qu'ils réalisaient une publicité pour la White Star Line, le navire voguant au large de la Californie. Des acteurs ont tourné sur fond noir, avec des costumes noirs munis de ronds semblables à des balles de ping-pong, puis des informaticiens s'en sont servi pour reconstituer une doublure virtuelle reprenant les mouvements de l'acteur.

 

Dans ce but, Legato a même fait reproduire le visage de ses enfants parmi les nombreux visages créés pour le film.