Глубоководные желоба имеют наибольшую глубину во всем Мировом океане. Согласно российским исследованиям глубина таких желобов способна достигать 11 км и более; это означает, что желоба вдвое глубже ложа океана в глубоководных котловинах. У желобов крутые отвесные склоны и почти ровное дно. В геологическом отношении глубоководные желоба являются современными геологически активными структурами. В настоящее время известны 20 таких желобов. Они расположены на периферии океанов, больше их в Тихом океане (известны 16 желобов), три — в Атлантическом и один — в Индийском океане. Самые значительные впадины, глубиной более 10 000 м, находятся в Тихом океане — это старейший океан Земли.
Обычно они параллельны окаймляющим их островным дугам и молодым прибрежным горным образованиям. Глубоководные желоба имеют резко асимметричный поперечный профиль. Со стороны океана к ним примыкает глубоководная равнина, с противоположной стороны — островная гряда или высокий горный хребет.
В некоторых местах вершины гор возвышаются относительно днища желобов на 17 км, что является рекордом среди земных значений.
Все глубоководные впадины и желоба имеют кору океанического типа. Желоб образуется в результате продавливания океанической коры при уходе под другую океаническую или континентальную кору. Плиты литосферы обычно имеют кору различного происхождения, иногда это материковая кора, иногда — кора океанского происхождения. Из-за различия типа коры во время сближения плит вдоль их границ происходят разные процессы. Когда плита с материковой корой сближается с плитой, покрытой океанической корой, то плита литосферы с материковой корой всегда надвигается на плиту с океанической корой и подминает ее под себя. Океаническая же плита выгибается и словно «ныряет» под континентальную плиту, при этом край океанической плиты, погружаясь в мантию, образует в океане вдоль берега глубоководный желоб. Противоположный край океанической плиты поднимается — там образуются островные дуги. На суше вдоль побережья поднимаются горы. По данной причине районы желобов часто являются эпицентрами землетрясений, а дно — основанием многих вулканов. Это происходит потому, что желоба примыкают к краям литосферных плит. Большинство ученых полагают, что глубоководные желоба являются краевыми прогибами, где идет интенсивное накопление осадков разрушенных горных пород.
Самым характерным примером такого взаимодействия плит с корой различного происхождения является развитие Перуанско-Чилийского желоба в Тихом океане у берегов Южной Америки и системы горного хребта Анд на западном побережье этого материка. Это развитие происходит потому, что Американская плита литосферы медленно движется навстречу Тихоокеанской плите, подминая ее под себя.
Другой тип представляют поперечные, или ответвляющиеся, желоба. Они пересекают океанические хребты, плато и структуры материков. Эти желоба симметрично построены и прямолинейны, имеют поперечное или диагональное строение. Иногда они выстраиваются в виде кулис. Возле фасада этих желобов обычно нет островной дуги. Они связаны с разломами, которые пересекают срединно-океанические хребты.
Параллельно глубоководным желобам располагаются промежуточные впадины, возле которых имеются сдвоенные островные дуги или погруженные хребты. Промежуточная впадина всегда размещается между внутренней вулканической и внешней невулканической островными дугами. Такие впадины никогда не бывают столь глубоководными, как соседний желоб.
В центральных частях каждого из океанов расположена сеть хребтов или срединно-океанический хребет, который возвышается над подводными равнинами на 2–3 км. Общая протяженность таких хребтов превышает 60 000 км. В этих структурах идет процесс образования новой океанической коры. Из-за того что срединные хребты находятся глубоко под водой, они были открыты только в 1950-х гг. методом эхолокации морского дна. В конце 1960-х гг. появилась теория тектоники плит, объяснившая существование этих возвышенностей и параллельных им полосовых магнитных аномалий. Срединно-океанические хребты обладают относительно выдержанной формой и геологическим строением. Их вид намного однообразнее по сравнению с горными хребтами, которые расположены на суше. Это объясняется тем, что горы на суше формируются в результате комплекса процессов и находятся на разном эрозионном уровне. Подводные хребты не подвержены ветровой и морозной эрозии.