位于太平洋西部，大體在北緯10°00′～25°00′，東經(jīng)140°00′～140°50′范圍內(nèi)，呈明顯的半圓弧形伸展。它與馬里亞納群島走向大體平行，并在構(gòu)造上構(gòu)成一對(duì)“溝、弧”體系。該海溝向北伸延是伊豆–小笠原海溝，向南伸延是雅浦海溝、帕勞海溝，它們共同構(gòu)成了菲律賓海板塊與太平洋板塊之間的海溝系。馬里亞納海溝長(zhǎng)約2550千米，平均寬度70千米，海溝深度很大，最深點(diǎn)位于“勇士”號(hào)海淵處。這里是關(guān)島西南的主海溝底部的一個(gè)較小的陡壁峽谷，深達(dá)11034米，是蘇聯(lián)“勇士”號(hào)測(cè)到的現(xiàn)今所知的世界大洋最深點(diǎn)。海溝橫剖面呈“V”形，溝坡陡峭。1960年“的里雅斯特”號(hào)潛水器創(chuàng)下潛入此海溝10911米深的紀(jì)錄。深潛器調(diào)查表明，那里分布著黃褐色硅藻軟泥沉積，還發(fā)現(xiàn)形狀類似比目魚(yú)的魚(yú)類生存。海溝縱向地形剖面亦有較大起伏，一些東西向的中太平洋海峰直插海溝，把海溝分割成數(shù)段。

2012年3月26日，加拿大導(dǎo)演J.卡梅?。↗ames Cameron，1954-08-16～ ）駕駛由他參與設(shè)計(jì)的深海挑戰(zhàn)者號(hào)潛入水下10898米，創(chuàng)造了單人下潛的世界紀(jì)錄。2016年6月22日至8月12日，中國(guó)“探索一號(hào)”科考船在馬里亞納海溝海域開(kāi)展了中國(guó)海洋科技發(fā)展史上第一次綜合性萬(wàn)米深淵科考活動(dòng)。2020年11月10日8時(shí)12分，中國(guó)“奮斗者”號(hào)載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909米，刷新中國(guó)載人深潛的新紀(jì)錄。