马里亚纳海沟位于11 °20′N，142°11.5′E，即于菲律宾东北、马里亚纳群岛附近的太平洋底，亚洲大陆和澳大利亚之间，北起硫黄列岛、西南至雅浦岛附近。其北有阿留申、千岛、日本、小笠原等海沟，南有新不列颠和新赫布里底等海沟，全长2550千米，为弧形，平均宽70千米，大部分水深在8000米以上。最深处在斐查兹海渊，为11034米，是地球的最深点。这条海沟的形成据估计已有6000万年，是太平洋西部洋底一系列海沟的一部分。
马里亚纳海沟（Mariana Trench）位于北太平洋西部马里亚纳群岛以东，为一条洋底弧形洼地，延伸2550公里，平均宽69公里。主海沟底部有较小陡壁谷地。1957年苏联调查船测到10990米深度，后又有11929米的新记录。1960年美国海军用法国制造的“的里雅斯特号”深海潜水器，创造了潜入海沟10911米的纪录。一般认为海洋板块与大陆板块相互碰撞，因海洋板块岩石密度大，位置低，便俯冲插入大陆板块之下，进入地幔后逐渐熔化而消失。在发生碰撞的地方会形成海沟，在靠近大陆一侧常形成岛弧和海岸山脉。这些地方都是地质活动强烈的区域，表现为火山爆发和地震。
如果把世界最高的珠穆朗玛峰放在沟底，峰顶将不能露出水面。不少的登山家成功地征服了珠穆朗玛峰，但探测深海的奥秘却是极其困难的。1960年1月，科学家首次乘坐“的里雅斯特"号深海潜水器，首次成功下潜至马里亚纳海沟底进行科学考察。海沟底部高达1100个大气压的巨大水压，对于人类是一个巨大的挑战。深海是一个高压、漆黑和冰冷的世界，通常的温度是2℃（在极少数的海域，受地热的影响，洋底水温可高达380℃）。令人惊奇的是，在这样深的海底，科学家们竟然看到有一条比目鱼和一只小红虾在游动。有的理论认为深海海沟的形成主要原因是地壳的剧烈凹陷。
潜水员曾在千米深的海水中见到过人们熟知的虾、乌贼、章鱼、枪乌贼，还有抹香鲸等大型海兽类；在2000～3000米的水深处发现成群的大嘴琵琶鱼：在8000米以下的水层，发现仅18厘米大小的新鱼种。在马里亚纳海沟最深处则很少能看到动物了。
2014年12月，科学家在马里亚纳海沟8145米的海床上发现了一种鱼类，这比先前纪录深了将近500米。
参加研究计划的科学家发现的这个奇特生物据信是“狮子鱼”，“当它游泳时，看起来像有个奇怪的卡通狗鼻子背后浮动着湿纸巾。”这种鱼浑身成白色，头大、眼睛小、没有鱼鳞，通常较人类的手掌稍长。
英国亚伯丁大学(Aberdeen University)科学家杰米生(Alan Jamieson)博士表示：“这种栖息深度很深的鱼，不像我们所曾看过的东西，也不像我们已知的任何东西。”
原来，深海鱼类为适应环境，它的身体的生理机能已经发生了很大变化。这些变化反映在深海鱼的肌肉和骨骼上。由于深海环境的巨大水压作用，鱼的骨骼变得非常薄；而且容易弯曲；
肌肉组织变得特别柔韧，纤维组织变得出奇的细密。更有趣的是，鱼皮组织变得仅仅是一层非常薄的层膜，它能使鱼体内的生理组织充满水分，保持体内外压力的平衡。这就是深海鱼类为什么在如此巨大的压力条件下，也不会被压扁的原因。另外，深海鱼类的眼睛也变得非常奇特。我们常见的金鱼，不仅颜色非常鲜艳，两只眼睛特别大，而且好玩。和金鱼比较，生活在深海里的鱼类，其眼睛结构要比金鱼眼丰富多了。一般鱼的眼睛，多生长在头的两侧，而生活在深海中的鱼，眼睛却长在头部的背部。从正面看，后鱼的两只大眼框，简直就像是竖起来的两只电灯泡。而从上往下看，两只眼睛又像两个大圆圈，占据着头部的“要塞”部位。更有趣的是，这种鱼眼，能上下左右活动，其眼球的组织结构和一架望远镜差不多，而且还能自如地调整焦距。奇特的眼睛结构，几乎是深海鱼的一个共同生理特征。
深海里并不是风平浪静的，里面有很多血腥与杀戮。科学家一直在寻找10米长以上的霸王乌贼就生活在这片终年不见天日的海底。至今为止还没有人见过其真正的样子，但是霸王乌贼的天敌是抹香鲸，科学家曾经在抹香鲸的肚子里面发现直径有20厘米的巨型乌贼牙齿。科学家断定这条乌贼就是霸王乌贼。然而霸王乌贼的天敌居然是抹香鲸，这就意味着深海里他们一直在持续着血腥与杀戮。
2011年1月，一个国际科研团队通过对世界最深海沟马里亚纳海沟的考察，发现那里储存着大量碳，这意味着海沟在调节地球环境方面的作用比人们之前认识的更为重要。马里亚纳海沟就像是个沉淀物收集器，被海沟里细菌转化的碳的量比6000米深的海底平原上的碳含量高。这说明了海沟里碳含量比研究人员此前认为的高，他们以前没意识到深海里还有这么一个二氧化碳收集槽。科学家们下一步的想法是把研究结果量化，算出深海海沟里的碳含量到底比其它海域多出多少，而细菌转化的碳的量具体是多少，这些数据能帮助科研人员更好了解深海海沟在调节气候方面的作用。
