神秘的海底如同陆地一样，也有绵延的群山和纵横的山谷，它们像枝杈一样分布在深深的海底。
海底峡谷一般横贯在大陆架和大陆斜坡之间，它是两岸陡立、高差很大的凹槽，横断面呈“V”字形，与陆地上的峡谷颇为相似。
海底峡谷是异常壮观的，两壁悬崖异常陡峭，谷底向下倾斜直入海底。许多峡谷的气势超过了世界著名的中国长江三峡和美国的科罗拉多大峡谷。例如，从恒河口到孟加拉湾，有一条宽7000米、深70多米、长1800千米的海底峡谷，一进潜入5000多米深的印度洋洋底，整个峡谷所占面积超过恒河流域的面积；刚果河峡谷在海底延伸260千米，直达2150米深处；起自哈得逊河的峡谷，向海洋延伸近400千米，像一条巨龙，尾留在大陆架，头探进了海洋深处。
有些海底峡谷令人惊异。例如，在美国加利福尼亚海岸附近，卡萨哈纳群岛的北面，有一条奇特的海底峡谷，它坐落在1200米深的海底，那里没有任何生物，甚至连微生物也无法生存。这一现象引起了美国圣地亚哥海军电子研究所专家的注意。经过研究，他们发现这条海底峡谷没有一丝氧气，生物一旦误入此地，就会因缺氧而死亡。因此，这条峡谷被人们称为“死谷”，是地球上无生命的“真空地带”。当然，这并不是海底峡谷的普遍现象，有许多海底峡谷是生灵繁盛的世界。
目前全球海洋中已发现的海底峡谷有数百条，它们分布最多的是在北美洲东西两岸。
海底峡谷的起因，众说纷纭。陆地上的峡谷是河流穿越群山，在漫长的岁月中将岩层切开而形成的，如我国的金沙江虎跳涧、黄河刘家峡等，即属于此类型。因此，有人推测，海底峡谷原先高于海平面，在河流的冲刷下形成，尔后，随着地壳的运动，慢慢地使这一部分没入海底。更多的科学家则认为在“冰河”时期，海平面显著下降，大陆架变成大面积的浅水区，当风暴骤起时，浅水区的软泥和沙子都被搅了起来，产生比重较大的沉积层。这种沉积层在地震作用下就像一股巨大的激流，从大陆架流出，沿着大陆坡流到大洋底。由于大陆坡是地壳活动的频繁地带，强大的海底沉积流在地壳活动时顺着海底裂缝滑动，经过漫长的岁月，不断地修饰，就形成了今天的海底峡谷。这种沉积流的力量大得惊人，有人做过这样的实验，水层厚4米的沉积流，在坡度只有3度时，它的流速达3米每秒，能推动一块质量30吨的巨石。当然，以上仅仅是一种理论推测，究竟是什么原因，还需要进一步探索。
研究海底峡谷有助于航海事业，如位于美国纽约与欧洲之间的主航道经过几条海底峡谷，美国国家海洋局将这些海底峡谷绘制成航海图，当船舶驶入第一条峡谷时，便打开回声探测仪，船舶便可横越峡谷。同时，还可测出船舶的位置，进而计算出船舶的速度。其次，海底峡谷的研究对探索地壳结构、海洋与大陆起源等课题，也有着十分重要的意义。