Под сиквел студия выделила рекордную по тем временам сумму в $100 млн. Фильм «Терминатор II: Судный день» (1991) стал одним из самых впечатляющих по спецэффектам, а также вошел в число самых кассовых в мировом прокате. Киноакадемия отметила ленту четырьмя «Оскарами» – за грим, звук, монтаж звуковых эффектов и визуальные эффекты. В тот же период Кэмерон основывает кинокомпанию Lightstorm Entertainment.
В 1994 году выходит новая картина «Правдивая ложь», главную роль в которой снова исполнил Арнольд Шварценеггер. Фильм был ремейком «Тотальной слежки» (1991) Клода Зиди и хотя рекордных сборов не принес, вошел в десятку наиболее кассовых за тот год.
В 1996 году киностудия «XX век Фокс» начала съемки «Титаника» (1997), пригласив в качестве сценариста, режиссера и продюсера Джеймса Кэмерона. Главные роли были отданы молодым звездам Кейт Уинслет и Леонардо Ди Каприо. Для подводных съемок останков настоящего «Титаника» привлекли российское исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш». Сложность картины заставила не только перенести дату премьеры, но и выделить дополнительную сумму на доработку спецэффектов, в результате затраты достигли рекордных на тот момент $200 млн.
Кэмерон вспоминал: «Мы думали, что много денег потеряем из-за превышения бюджета. Потратили сотню миллионов, но нужно еще столько же – а, ладно, все равно уже потратили кучу денег, и вопрос уже был в том, потеряем мы только $50 миллионов или больше. И когда фильм оказался феноменально успешным, все были в шоке. И уже спустя годы, стало понятно, что фильм показывал универсальные чувства, общие для всех людей всех культур во всем мире. Он был фильмом № 1 в Китае, во Франции, в Афганистане… Знаете, даже участники второй талибской войны делали себе прически, как у Леонардо в «Титанике»! Весь мир принял фильм. И мы поняли, что сработало то, что все на свете влюбляются, все умирают, каждый в жизни наверняка переживал чувство утраты… И фильм, очевидно, как раз затронул все эти струны».
«Титаник» установил рекорд кассовых сборов превысив сумму в $1 млрд по всему миру и вытеснив с первого места «Звездные войны» Джорджа Лукаса. Кроме того, лента получила 11 «Оскаров», в том числе за лучший фильм и режиссуру.
В начале двухтысячных Кэмерон снимает телевизионные сериалы и документалистику. Он упорно отказывался от продолжения «Терминатора», говоря, что уже сказал всё, что хотел в первых двух фильмах. В этот период выходят его документальные картины «Призраки бездны» (2003) и «Чужие из бездны» (2005), посвященные подводному миру.
