На околицях Баренцового моря дно складено древніми складчастими комплексами різного віку (біля Кольського півострова і на північний захід від Шпіцбергена — архейсько-протерозойського, біля берегів Нової Землі — герцинського і каледонського). Найбільш значимі западини і прогини моря: Медвежинський жолоб на заході, жолоби Франц-Вікторія і Святої Анни на півночі, жолоб Самойлова в центральній частині Баренцового моря, великі височини — Медвежинське плато, Нордкінська і Демидівська банки, Центральне плато, височина Персея, височина Адміралтейства. Дно Білого моря в північній і західній частинах складено Балтійським щитом, у східній — Східноєвропейською платформою. Для дна Баренцового моря характерна густа розчленованість затопленими морем льодовиковими і річковими долинами.