海底峽谷起伏很大、谷壁陡峻、橫剖面呈V形、類似陸上的大峽谷的海底谷地。常有許多支谷匯入而成樹枝狀。谷壁常有沉積物覆蓋，但也時有基岩露頭。穀道蜿蜒。大多數谷壁高出谷底數百以至上千公尺。海底峽谷長度有的達320公里(200哩)以上，大多數小於48公里(30哩)，通常延伸到大陸坡最陡部分的坡麓以外。有的海底峽谷寬度與深度一樣，但較典型的寬為數公里。巴哈馬海底峽谷深5公里，最深處寬37公里(23哩)。海底峽谷的谷底坡降比陸上峽谷為大，平均約為每公里57公尺(每哩300呎)。許多海底峽谷近岸谷首的坡度很大，有時達45°。據潛水艙在一個海底峽谷中2,100公尺(7,000呎)以下深度觀察︰多見直立、甚至垂懸的谷壁；谷壁常有溝槽或磨光面，宛如被冰川所研磨；谷底常覆蓋大礫石或其他粗粒沉積，區域性地方基岩裸露；據遙控攝影，有些地方在3公里(2哩)以下尚有波痕；谷底坡度變化很大。海底峽谷受到活躍的海洋作用。谷壁岩石性質大都鬆軟易受侵蝕。也有些海底峽谷切入很硬的岩石(如石英岩)中。海底峽谷出現在大陸坡上。大陸坡上部和緩之處則少見。在歐亞大陸北部朝向北冰洋的大陸坡上尚未發現。它們集中在斯里蘭卡周圍、下加利福尼亞尖端、哈特拉斯(Hatteras)角以北的美國東岸、地中海西北岸。世界上最長最大的海底峽谷在白令海。海底峽谷與附近陸上河谷的關係尚難以概括。美國東岸外各海底峽谷的谷首遠離大陸。海岸附近的海底峽谷，兩者的關係較易判斷。根據對57條近岸的海底峽谷的研究，有46條直接位於河谷外，其餘的在大陸一側沒有河谷。有的海底峽谷因陸上河口發生遷移(例如法國阿杜爾〔Adour〕河口)而與之失去聯絡。許多河流的河口雖被更新世冰川融化引起的海面上升淹沒，但其河口灣與海底峽谷谷首的關係仍可對照出來。海底峽谷中搬運沉積物的營力有︰1.沙流，發生在坡度大於30°的谷壁上；2.向下運動的水流，流速可達每小時1.6公里(1哩)，能搬運沙、形成沙坡；3.強大的密度流(濁流)，是洋水因含沉積物變得重於周圍洋水、沿坡下流而成(沉積物來自波浪作用或大陸棚和大陸坡上沉積物的滑動)，能搬運大礫石、自谷壁落下的石塊、裝置在谷首的儀器、甚至破舊的汽車身，曾記錄到其流速為3節；4.滑坡作用。透過上述多種作用，沉積物被搬運到海底峽谷出口處，堆積成巨大的海底扇。據測量，有些扇的體積遠遠超過海底峽谷的切割所產生的體積，說明扇體物質大都來自陸上，是沿海底峽谷向下移動堆積而成。海底扇上有較淺的扇上谷地，谷兩側有高出谷底30公尺(100呎)餘、高出扇面許多公尺的自然堤。扇上谷地還可發育成曲流。海底峽谷的形成，主要由於密度流的搬運與侵蝕作用。例如1929年地震時，橫貫大西洋的海底電纜在大淺灘岸外被高速密度流(流速在每小時97公里以上)拉斷。又如，美國西岸拉霍亞(LaJolla)海底峽谷的谷首每年大約向陸地溯源侵蝕30公分(1呎)。形成海底峽谷的另一原因，還有谷底沉積物蠕動，但不起主要作用。海底峽谷年齡，從峽谷口外巨大海底扇的形成來判斷，大概已發育了好幾百萬年。對巴哈馬海底峽谷的鑽探和調查，發現它很可能在上新世就已存在。海底峽谷亦稱“水下峽谷”。是大陸坡上深切的大峽谷。海底上的谷地同陸地上的谷都是多成因的，因此不能把各種不同成因的海谷都稱為海底峽谷。海底峽谷的橫剖面呈V形。谷壁陡峻且帶有階梯狀陡坎，谷底有小盆地及高差幾十米的橫脊，大多數峽谷蜿蜒帶有分枝，谷壁上有大量岩石露頭，少數為直線形輪廓，大多數峽谷都切割在花崗岩層或玄武岩層中。少數峽谷可上溯到大陸架與河流相連線，具有河谷的形態。其形成中起主要作用的是構造因素與海底濁流的侵蝕作用。大陸坡是地殼的活動地帶，在形成大陸坡過程中有一系列階梯狀斷裂及垂直大陸坡走向的縱向斷裂構成海底峽谷的雛形，而後有濁流及海底滑坡的修飾改造。海底峽谷這個概念，最早是19世紀末由地理學家們提出來的。由於人們掌握的資料少，海底峽谷這個詞常被不很嚴格地用來表示海底各種各樣的山谷和狹長的窪地。近幾十年，海洋地質學家們根據海底峽谷的物理特徵，不斷探討它的形成原因。