Các nhà thám hiểm bắt đầu lập các biểu đồ điều hướng cho thấy độ rộng của đại dương từ hơn 500 năm trước, nhưng rất khó để tính toán độ sâu của nó.
Vào năm 1872, tàu thám hiểm của Hải quân Anh là HMS Challenger đã ra khơi để tìm hiểu độ sâu đại dương và đo được một trong những khu vực sâu nhất, ở Thái Bình Dương là rãnh Mariana.
Ngày nay, các nhà khoa học sử dụng SONAR - thiết bị phát ra xung năng lượng âm thanh và đo độ sâu dựa trên tốc độ truyền đi của âm thanh - và đo được trung bình đại dương sâu 3,7km, nhưng nhiều phần nông hơn hoặc sâu hơn nhiều.
Nơi sâu nhất đại dương được biết đến hiện nay là rãnh Mariana nằm bên dưới Thái Bình Dương. Vào tháng 6-2020, các nhà khoa học đã sử dụng phương tiện lặn sâu hiện đại nhất để đo độ sâu của rãnh này và xác định được điểm sâu nhất thuộc khu vực có tên là Challenger Deep, với độ sâu đáy biển quan sát được sâu nhất là 10.935m (gần 11km).
Việc xác định và nghiên cứu đáy biển giúp chúng ta hiểu cách hoạt động của Trái đất, xác định được cách mà các mảng kiến tạo tạo nên lớp bên ngoài của hành tinh.
Khi hai mảng kiến tạo di chuyển ra xa nhau dưới nước sẽ tạo ra đáy đại dương mới và đẩy các lớp vật chất mới từ trong lòng đất lên bề mặt. Đôi khi chất lỏng siêu nóng từ bên trong Trái đất bắn lên qua các vết nứt dưới đáy đại dương, hiện tượng này gọi là miệng phun thủy nhiệt.
Tại các khu vực sâu này, các nhà khoa học cũng tìm thấy hóa thạch của nhiều động vật có vỏ, giun ống và các dạng sống khác đang tồn tại. Xác định quá trình hình thành và kiến tạo các mảng đại dương, trầm tích tích tụ dưới đáy biển sẽ cung cấp kho lưu trữ về lịch sử Trái đất, sự tiến hóa muôn loài và thay đổi của khí hậu.
