L'eau de mer qui s'infiltre dans la roche poreuse des dorsales médio-océaniques est chauffée par le magma sous-jacent et remonte à la surface, formant des sources hydrothermales au fond marin. Le fluide qui en sort peut dépasser 400 °C et est chargé de métaux dissous et de composés chimiques réduits.

Lorsque le fluide chaud se mélange à l'eau de mer froide ambiante, des minéraux précipitent, formant des cheminées et des monticules. L'énergie chimique contenue dans le fluide permet le développement de communautés microbiennes denses qui constituent la base de réseaux trophiques uniques, abritant des vers tubicoles, des palourdes, des crevettes et d'autres animaux spécialisés. On trouve des sources hydrothermales dans tous les océans et dans divers contextes tectoniques, des dorsales à expansion rapide aux bassins d'arrière-arc.

La découverte des sources hydrothermales en 1977 a bouleversé notre compréhension des sources d'énergie nécessaires au maintien d'écosystèmes complexes. Ces sources contribuent également à l'équilibre chimique des océans et sont considérées comme des lieux possibles d'origine de la vie. Elles sont éphémères ; chaque champ hydrothermal peut ne persister que quelques décennies, voire quelques siècles, avant que la source de chaleur ne se déplace.

L'exploration d'un nouveau champ hydrothermal reste l'un des moments les plus passionnants de la recherche en eaux profondes.