As partes mais profundas do oceano são depressões longas e estreitas onde uma placa tectónica se curva e desliza sob outra. Estas fossas oceânicas podem ultrapassar os 10.000 metros de profundidade. A Fossa das Marianas, no Pacífico Ocidental, detém o recorde de maior profundidade, conhecida como Depressão Challenger.

As fossas oceânicas formam-se em limites de placas convergentes e são frequentemente acompanhadas por arcos de ilhas vulcânicas. A água no seu interior é fria, escura e sob extrema pressão, no entanto, animais especializados — anfípodes, holotúrias e comunidades microbianas — habitam mesmo as maiores profundidades. Os sedimentos e a matéria orgânica canalizados para as fossas criam ambientes biogeoquímicos únicos.

A exploração das fossas oceânicas exige plataformas de aterragem, submersíveis ou veículos autónomos especialmente concebidos, capazes de suportar pressões superiores a mil atmosferas. O interesse científico abrange os limites da vida, o destino do carbono no oceano mais profundo e os riscos sísmicos associados à subducção. Apenas um pequeno número de humanos visitou os pontos mais profundos, e grande parte do sistema de fossas permanece inexplorado.

A pressão no fundo de uma vala profunda é equivalente à de um elefante de grande porte equilibrado sobre um selo postal.