Найголовнішим способом вивчення рельєфу дна морів і океанів є вимір глибин. Глибини мілководних басейнів, як відомо, вимірюються за допомогою простого лота. Однак великі глибини морів і океанів виміряти подібним лотом не можна, так як вага троса буде значно більше ваги вантажу. Найбільш простим приладом для вимірювання морських глибин є лот Брука. Він складається із залізної трубки, на яку одягається вантаж. Як тільки трубка торкнеться дна, вантаж автоматично відділяється, і трубка спливає, або витягується на поверхню. В даний час сталева струна, на якій укріплений лот, спускається за допомогою спеціального приладу, який називається глубомером. Глибиномір дозволять механічно вимірювати довжину троса. У той момент, коли лот стосується дна, лічильник автоматично вимикається і показує глибину. Трубка лота захоплює пробу грунту. Одночасно поміщений в трубці термометр фіксує придонну температуру води. Основним недоліком вимірювання глибини за допомогою лотів є тривалість операції. Наприклад, щоб спустити лот на глибину чотири кілометри, витрачається близько однієї години, а на шість кілометрів - близько двох годин. Підйом лота відбувається ще повільніше, і кожне вимір вимагає тривалого стояння судна. Тому застосуються спосіб вимірювання глибин з допомогою ехолота. Як відомо звук у воді поширюється зі швидкістю близько 1500 метрів в секунду. Якщо на поверхні води зробити сильний звук, то звукова хвиля, досягнувши дна, відіб'ється і з тією ж швидкістю попрямує до поверхні води. Відзначивши точно момент виникнення звуку і момент повернення відбитої хвилі, легко обчислити глибину даного місця. Цей спосіб вимірювання глибин вимагає дуже мало часу і вимірювання можна вести, не зупиняючи судна. В даний час для вимірювання глибини користуються ультразвуковими хвилями з частотою близько 200 000 коливань в секунду. Ультразвукові хвилі посилаються і уловлюються за допомогою спеціальних приладів, які автоматично викреслюють детальний профіль дна по шляху проходження корабля. Ехограма дає також можливість отримати уявлення про характер грунту на дні моря. Якщо дно складено мулистих грунтом, - штрихи ехограми широкі, якщо грунт твердий, - вузькі.
Раніше материкова мілина розглядалася як рівнина, що має слабкий нахил. Нові виміри показують, що ця частина океану має більш складний рельєф. В областях четвертинних зледенінь поверхню материкових мілин має численні улоговини, жолоби і банки (холмообразние підняття дна). Дно в цих частинах покрито слабо відсортованими льодовиковими відкладеннями. Близько устий великих річок, материкова мілина в основному рівнинна і складена илами річкового походження. Материкова мілина, що примикає до гірських районів, вузька і має дуже складний рельєф. Таким чином, материкова мілина є як би переходом від суші до моря, які в останні геологічні періоди неодноразово змінювали один руга. Середня глибина материкових мілин дорівнює 64 метри, а середня глибина її краю 132 метра. Однак в межах мілини можуть бути котловани і жолоби в 300 - 400 і навіть 500 метрів глибини. Ширина материкових мілин коливається від декількох кілометрів і до 400 - 500 кілометрів. В середньому вона дорівнює 70 кілометрів.
Середня висота материкового схилу дорівнює 3660 метрів, але може бути і значно більшою. Наприклад, у західних берегів Південної Америки вона досягає 5000 - 7000 метрів, а у Філіппінських островів навіть 9000 метрів. Кут нахилу материкового схилу в середньому дорівнює 4-5, ° але іноді досягає до 40 °. Поверхня материкових схилів прямо-похила або плавно-вигнута, але нерідко на схилах зустрічаються пагорби і гряди. Особливо типові для материкових схилів підводні каньйони, що нагадують річкові долини або троги. Особливо багато їх на східному узбережжі США, біля берегів Африки, Південної Америки і у крайових морів східній Азії. Підводні каньйони відрізняються від річкових долин дуже великим кутом падіння по повздовжньому профілю.
Пелагическая область має, загалом, рівнинний характер, але серед неї виділяється ряд великих западин.
Тихий океан має найбільшу середню глибину (близько 4300 метрів) і найбільші абсолютні глибини (до 11 022 метрів). Ізобата в 5 000 метрів обмежує більшу частину океану, ці глибини займають більше 50% всієї його площі. Найбільші глибини розташовуються по околицях Тихого океану, переважно в його західній половині. Найголовнішими з них є: Алеутская западина (на південь від Алеутських островів) з глибинами понад 6 000-7 000 метрів; Курильська (на схід від Курильських островів) понад 7 000-8 000 метрів з найбільшою глибиною 8 560 метрів; Філіппінська западина понад 8 000-9 000 метрів і найбільшою глибиною близько 11 022 метрів; западина Тонга близько 9 000 метрів і інші. У східній частині океану найбільш глибокою западиною є Перуанська (понад 7 000 метрів). Більшість западин Тихого океану має вигляд сильно витягнутих балок, напрямок яких приблизно паралельно напрямку гірських ланцюгів прилеглих островів.
Індійський океан також має значну серединну глибину (3 900 метрів), близько 50% його площі має глибину 4 500-5 000 метрів. В Індійському океані відомі два підняття дна, одне з яких є ніби продовженням Індостану, а друге продовженням Антарктиди. Найбільш глибокі витягнуті западини знаходяться в східній частині океану. Найглибша з них розташована у Зондській островів (6 000 - 7 000 метрів).
Північний Льодовитий океан детально досліджується в останні роки. Зараз виявлено, що в середній частині океану (від Новосибірських островів до Гренландії) простягається великий підводний хребет (імені Ломоносова), по обидва боки якого розташовуються глибокі ділянки, оточені широкими материковими мілинами Євразії та Північної Америки. Найбільша глибина океану 5 440 метрів.
Є в океані і гірські хребти. Так, в 1984 році радянськими експедиціями в Північному Льодовитому океані був відкритий водний хребет протяжністю 1800 кілометрів. Він був названий на честь великого російського вченого М. В. Ломоносова. Найважливішим відкриттям останніх років є серединно - океанічні хребти. Це валообразние підняття земної кори. Зазвичай вони розташовані майже посередині кожного океану, утворюючи єдиний ланцюг. Уздовж осі підняття зазвичай проходить розлом - ущелину завглибшки до трьох кілометрів, шириною до 50 кілометрів.
Гори характерні не тільки для суші. Поодинокі гори розкидані по всьому дну океану. Тут багато вулканів, як діючих, так і вимерлих. Одні з них піднімаються над водною поверхнею, утворюючи острови, інші вивергають під водою лаву, попіл, які осідають на дно. Згаслі вулкани океану відрізняються від вулканів суші тим, що вершини у них плоскі, вирівняні хвилями і течіями.
Для правильного розуміння розвитку океанів велике значення має вивчення ґрунтів морського дна. Для взяття зразків грунту з дна океану можна застосувати лот, на нижньому кінці якого міститься трубка з салом, до якого прилипає грунт. Щоб отримати велику кількість грунту, застосовують довгу тонку трубку, яка при ударі об дно проникає в товщину опадів і захоплює стовпчик грунту заввишки до 0,5 метрів. Більш досконалі трубки дозволяють отримувати колонки в 1,5 - 2 метри, а трубки з всмоктуючим поршнем навіть до 15 - 20 метрів. Для отримання великих кількостей грунту застосовуються хропіння, які мають дві стулки в ідеї розкритих чашок, зближуючись своїми отворами, чашечки захоплюють грунт. При необхідності отримання великих проб грунту застосовуються драги, тобто великі парусинові мішки, пришиті отворами до важкої металевій рамі. Рама волочиться по дну, врізається в грунт і захоплює його в мішки.
Дослідження показали, що в області материкової мілини дно океану покрито уламками, принесеними з материка. Біля берегів це піски, а далі - глини і чи з порід материкового походження. Загальна площа поширення цих континентальних мулів становить близько 90 мільйонів кв 2.
У пелагическую область опади материкового походження зазвичай не доходять і тому тут переважають мули органічного походження, тобто останки скелетів і раковинок мікроскопічних рослин і тварин. Найбільшим поширенням користуються мули, утворені вапняними раковинами і скелетами одноклітинних тварин глобігерін і птеропод. Глобігериновий мул найбільш поширений на глибинах від 700 до 5 000 метрів. Площа його поширення становить близько 140 мільйонів кв 2. Птероподовий мул зустрічається набагато рідше. Площа його поширення близько 1,3 мільйона кв 2. глибини 700 - 2 800 метрів. У теплих морях і океанах широко розвинений радіолярієвий мул, що складається зі скелетів радіолярій. Загальна площа його поширення близько 10,4 мільйонів кв 2. У холодних арктичних морях найбільшим поширенням користується діатомовий мул, що складається зі скелетів діатомових водоростей. Площа його поширення близько 26,5 мільйона кв 2.
У найбільш глибинних областях дно вкрите майже виключно червоної глибоководної глиною, що представляє собою, по-видимому, продукти розкладання вулканічного пилу і колоїдну глину, що розноситься повітряними і морськими течіями. Відкладення глибоководної червоної глини відбувається вкрай повільно. Це можна бачити з того, що в верхніх частинах колонок грунту були виявлені зуби акул, які жили ще в третинному періоді. Площа поширення глибоководної красою глини понад 100 мільйонів км 2. Вона характерна для глибин, що перевищують 4 000 - 5 000 метрів. Майже повна відсутність органічних залишків в глибоководних відкладеннях пояснюється тим, що дрібні раковини і скелети одноклітинних тварин, повільно занурюючись, встигають розчинитися перш, ніж досягнуть великих глибин.