海底上的谷地同陆地上的峡谷是多方面原因形成的，因此并不是每种海谷都能称为海底峡谷。海底峡谷的横剖面呈V或U形。谷壁险峻且带有阶梯状陡坎，谷底有小盆地及高低不等的横脊，大多数峡谷蜿蜒带有分支，谷壁上有大量岩石显露，大多数峡谷都切割在花岗岩层或玄武岩层中，只有少数是直线形轮廓。
少数海底峡谷延伸至大陆架与河流相连接，具有河谷的特征。其的形成主要依靠构造因素与海底浊流的侵蚀作用。
大陆坡的海底是地壳最活跃的地带，在形成大陆坡过程中有一系列阶梯状断裂及垂直大陆坡走向的纵向断裂构成海底峡谷的雏形，之后经过浊流及海底滑坡的修饰改造，就形成了现在的模样。
常有许多支谷汇入海底峡谷，使其呈树枝状，但也时有基岩露头。大多数谷壁高出谷底数百以至上千公尺。海底峡谷长度最长的高达320公里以上，不过一般都小于48公里，延伸到大陆坡最陡部分的坡麓以外。有的海底峡谷宽度与深度相等。切割最深的海底峡谷——巴哈马峡谷，其谷壁高差达4400米，是陆上的大峡谷难以相比的。海底峡谷的谷底坡降比陆上峡谷为大，平均约为每公里57公尺。许多海底峡谷近岸谷首的坡度很大，有时达45°。
据潜水舱在一个海底峡谷中2100公尺以下深度观察：多见直立、甚至垂悬的谷壁；谷壁常有沟槽或磨光面，宛如被冰川所研磨；谷底常覆盖大砾石或其他粗粒沉积，局部地方基岩裸露；据遥控摄影，有些地方在3公里以下尚有波痕。
