海洋の最深部は、一方のプレートがもう一方のプレートの下に沈み込むことでできた、細長く狭い窪地です。これらの海溝は、深さが1万メートルを超えることもあります。西太平洋のマリアナ海溝にあるチャレンジャー海淵は、世界最深の記録を保持しています。

海溝は収束型プレート境界で形成され、しばしば火山島弧と平行に分布する。内部の水は冷たく暗く、極めて高圧であるが、ヨコエビ類、ナマコ類、微生物群集といった特殊な生物が、最も深い場所にも生息している。海溝に流れ込む堆積物や有機物は、独特の生物地球化学的環境を生み出す。

海溝探査には、1000気圧を超える圧力に耐えられるよう特別に設計された着陸機、潜水艇、または自律型探査機が必要となる。科学的な関心は、生命の限界、深海における炭素の運命、そして沈み込みに伴う地震災害など多岐にわたる。これまで最深部に到達した人間はごくわずかであり、海溝系の大部分は未調査のままである。

深い溝の底にかかる圧力は、大きな象が切手の上にバランスよく乗っている状態に相当する。