馬裏亞納海溝，又稱"馬裏亞納群島海溝"，是目前所知地球上最深的海溝，該海溝地處北太平洋西部海床，靠近關島的馬裏亞納群島的東方，該海溝為兩個板塊輻輳俯沖帶，太平洋板塊在這裏俯沖到菲律賓板塊(或細分出的馬裏亞納板塊)之下。
馬裏亞納海溝在海平面以下的深度遠遠超過珠穆朗瑪峰的海拔高度。
馬裏亞納海溝位于北緯11 °20′，東經142°11.5′，即于菲律賓東北、馬裏亞納群島附近的太平洋底， 亞洲大陸和澳大利亞之間，北起硫黃列島、西南至雅浦島附近。其北有阿留申、千島、日本、小笠原等海溝，南有新不列顛和新赫布裏底等海溝，全長2550千米，為弧形，平均寬70千米，大部分水深在8000米以上。最深處在斐查茲海淵，為10924米，是地球的最深點。這條海溝的形成據估計已有6000萬年，是太平洋西部洋底一系列海溝的一部分。
有一種說法認為，亞洲與大洋洲的海上分界線就是馬裏亞納海溝(陸上的是新幾內亞島)。另外也有說法認為，阿拉弗拉海是他們的界限。但事實上，亞洲和大洋洲之間的界限至今都未被確定。
大多數高中教科書採用的是阿拉弗拉海的說法。
馬裏亞納海溝北有阿留申群島、千島、日本、小笠原等海溝，南有新不列顛和新赫布裏底等海溝。全長2550千米，為弧形，平均寬70千米，大部分水深在6000米以上。最深處在斐查茲海淵，深度為11,034米，是地球的最深的區域。
如果把世界最高的珠穆朗瑪峰放在溝底，峰頂將不能露出水面。不少的登山家成功地征服了珠穆朗瑪峰,但探測深海的奧秘卻是極其困難的。1960年1月,科學家首次乘坐"的裏雅斯特"號深海潛水器,首次成功下潛至馬裏亞納海溝底進行科學考察。海溝底部高達1100個大氣壓的巨大水壓，對于人類是一個巨大的挑戰。深海是一個高壓、漆黑和冰冷的世界，通常的溫度是2℃(在極少數的海域，受地熱的影響，洋底水溫可高達380℃)。令人驚奇的是,在這樣深的海底,科學家們竟然看到有一條比目魚和一隻小紅蝦在遊動。有的理論認為深海海溝的形成主要原因是地殼的劇烈凹陷。
馬裏亞納海溝(Mariana Trench)位于北太平洋西部馬裏亞納群島以東，為一條洋底弧形窪地，延伸2550公裏，平均寬69公裏。主海溝底部有較小陡壁谷地。1957年蘇聯調查船測到10990米深度，後又有11929米的新記錄。1960年美國海軍用法國製造的"的裏雅斯特號"深海潛水器，創造了潛入海溝10911米的紀錄。一般認為海洋板塊與大陸板塊相互碰撞，因海洋板塊岩石密度大，位置低，便俯沖插入大陸板塊之下，進入地幔後逐漸熔化而消失。在發生碰撞的地方會形成海溝，在靠近大陸一側常形成島弧和海岸山脈。這些地方都是地質活動強烈的區域，表現為火山爆發和地震。
1899年，人類在關島東南首先測到內羅淵的深度為9660米。這一記錄一直保持了30年。1929年在其附近測出了9814米的深度。
1951年英國皇家海軍挑戰者二號首度測量海溝，其最深處便以挑戰者深淵為名。挑戰者二號以回波定位方式于北緯11度19分，東經142度15分，測出10900米的深度。此方式是以探針通過漸層深度，反復傳送聲波，再以耳機捕捉回波，並將回波器的速率，以手持碼表計時完成。因此正式提報新的最深距離時，按照謹慎的作法，應將所測深度減去一個尺度(20噚)較妥，從而得出5940噚(10863米)的資料。
1957年蘇聯科學院海洋研究所的一艘海洋考察船"斐查茲"號對馬裏亞納海溝進行了詳細的探測，並用超音波探測儀于8月18日在它的西南部發現了一條特別深的海淵，1960年美國海軍"的裏雅斯特"號深潛器創造了潛入海溝10916米的世界記錄。
1957年俄羅斯航具"維塔茲號"(Vityaz)回報測得11034米(36201英尺)深度，將該處命名為"馬裏亞納深凹";但此資料從未再測得，故不以為準確。
1962年機動載具"史賓塞·傅樂頓·拜爾德號"(Spencer F. Baird)測得最深10915米(35810英尺)。
1984年日本人將高能專業探測航具"拓洋號"(Takuyo)送入馬裏亞納海溝，以多窄波束回波定位儀蒐集資料，測得最大深度為11040.41米(也記錄為10920±10米2)。國外一般則採用深10924米，如美國中央情報局及世界概況。
最為精確的紀錄則由日本探測艇海溝號(Kaiko)于1995年3月24日測得深度10911米(35798英尺)。
2012年3月，美國好萊塢著名導演詹姆斯-卡梅隆獨自乘坐潛艇"深海挑戰者"號，下潛近11千米，探底西太平洋馬裏亞納海溝。關島當地時間26日7:52，即台北時間5:52，卡梅隆成功下潛至世界海洋的最深處--馬裏亞納海溝的挑戰者海淵底部，當地時間26日上午返回水面。這是人類第二次探底馬裏亞納海溝，卡梅隆是單槍匹馬潛至這一"地球最深處"的第一人。
活動合作方美國國家地理學會說，卡梅隆于約兩小時後潛至10929米深處，探底馬裏亞納海溝。海溝底部是永恆黑暗，溫度隻有幾攝氏度，水壓相當于大約1000個大氣壓。卡梅隆在洋底探險3小時有餘，收集生物和地質樣本、拍攝圖片和影片。
2012年6月15日，中國第一次有人拜訪馬裏亞納海溝深海。
涉淺水者見魚蝦，入深水者見蛟龍。自古以來，中國人就有著探尋深海奧秘的夢想。如今，這個夢想正在通過蛟龍號載人潛水器一步步走進現實。
蛟龍號是我國大洋國際海底資源調查和科學研究的重要高技術裝備。蛟龍號長8.2米、寬3.0米、高3.4米;空重不超過22噸，最大荷載是240公斤。最大速度為每小時25海裏，巡航每小時1海裏;當前最大下潛深度7062.68米。
2012年6月15日蛟龍號在馬裏亞納海溝進行了第一次試潛最終成功潛入水下6671米。蛟龍號在馬裏亞納海溝共進行了六次試潛，最大下潛深度7062.68米均重新整理了我國人造機械載人潛水最深記錄。
潛水員曾在千米深的海水中見到過人們熟知的蝦、烏賊、花枝、槍烏賊，還有抹香鯨等大型海獸類;在2000~3000米的水深處發現成群的大嘴琵琶魚:在8000米以下的水層，發現僅18釐米大小的新魚種。在馬裏亞納海溝最深處則很少能看到動物了。
2014年12月，科學家在馬裏亞納海溝8145米的海床上發現了一種魚類，這比先前紀錄深了將近500米。
參加研究計畫的科學家發現的這個奇特生物據信是"獅子魚"，"當它遊泳時，看起來像有個奇怪的卡通狗鼻子背後浮動著濕紙巾。"這種魚渾身成白色，頭大、眼睛小、沒有魚鱗，通常較人類的手掌稍長。
原來，深海魚類為適應環境，它的身體的生理機能已經發生了很大變化。這些變化反映在深海魚的肌肉和骨骼上。由于深海環境的巨大水壓作用，魚的骨骼變得非常薄;而且容易彎曲;肌肉組織變得特別柔韌，纖維組織變得出奇的細密。更有趣的是，魚皮組織變得僅僅是一層非常薄的層膜，它能使魚體內的生理組織充滿水分，保持體內外壓力的平衡。這就是深海魚類為什麽在如此巨大的壓力條件下，也不會被壓扁的原因。 另外，深海魚類的眼睛也變得非常奇特。我們常見的金魚，不僅顏色非常鮮艷，兩隻眼睛特別大，而且好玩。和金魚比較，生活在深海裏的魚類，其眼睛結構要比金魚眼豐富多了。一般魚的眼睛，多生長在頭的兩側，而生活在深海中的魚，眼睛卻長在頭部的背部。從正面看，後魚的兩隻大眼框，簡直就像是豎起來的兩隻電燈泡。而從上往下看，兩隻眼睛又像兩個大圓圈，佔據著頭部的"要塞"部位。更有趣的是，這種魚眼，能上下左右活動，其眼球的組織結構和一架望遠鏡差不多，而且還能自如地調整焦距。奇特的眼睛結構，幾乎是深海魚的一個共同生理特征。
深海裏並不是風平浪靜的，裏面有很多血腥與殺戮。科學家一直在尋找10米長以上的霸王花枝就生活在這片終年不見天日的海底。至今為止還沒有人見過其真正的樣子，但是霸王花枝的天敵是抹香鯨，科學家曾經在抹香鯨的肚子裏面發現直徑有20釐米的巨型花枝牙齒。科學家斷定這條花枝就是霸王花枝。然而霸王花枝的天敵居然是抹香鯨，這就意味著深海裏他們一直在持續著血腥與殺戮。
馬裏亞納海溝是世界上最深的海溝，其最深處叫斐查茲海淵。是地球已知的最深點。探測深海的奧秘是極其困難的，早已有不少的登山家成功地征服了珠穆朗瑪峰，1960年1月，科學家首次乘坐"的裏雅斯特"號深海潛水器，首次成功下潛至馬裏雅納海溝進行科學考察。
1992年，日本海洋科技中心耗資5000萬美元研製出"海溝"號水下機器人。"海溝"號長3米，重5.4噸，它是纜控式水下機器人，裝備有復雜的攝像機、聲納和一對採集海底樣品的機械手。它的研製目標很明確:就是要考察查林傑海淵。
經過數次失敗後，1995年3月24日，"海溝"號機器人被12000米長的一次纜緩緩放向海底，母船操作室內的17個監視器顯示出潛水器發回的圖象資料。經過三個半小時的"行進"，"海溝"號到達查林傑海淵底部，這時測深表顯示的水深值是10903.3米，修正水深為10911.4米。修正水深是根據水壓測定的值，通過含鹽量、水溫資料修正後的深度。"海溝"號創造了新的世界潛深紀錄，比原有紀錄深了15米。此後，"海溝"號還進行了試樣採集及拍攝等考察活動，人們從它傳回的圖像中看到:茶色的海底泥土上，有一些白色的像海參一樣的生物在蠕動，旁邊還遊動著數條小魚。此前，確認有魚的最深水深是8370米。
1960年1月23日，瑞士著名深海探險家雅克·皮卡爾與美國海軍中尉沃爾什乘著"的裏雅斯特"深水探測器，成功潛入世界上最深的海溝馬裏亞納海溝，下潛深度10916米，創造了當時最深的潛水深度。
但巨大的水壓使得他們僅僅在海底呆了20分鍾後，就不得不返回。
雅克·皮卡爾在這裏發現了許多人類從未見過的深海動物:30釐米長的樣子像海參的歐鰈魚，形狀扁平的魚。在深海這個高壓、漆黑、冰冷的世界，居然還有生物悠閒自在地生活著，讓他們很震驚:"那趟旅行最有趣的發現是那些從潛水器舷窗外遊過的魚類，我們震驚地發現在那麽深的海底，竟然還生活著一些相當高級的海洋生命。"因為在此之前，科學界已經認定如此之深的海域中絕對不可能有生物存活下來。
2011年1月，一個國際科研團隊通過對世界最深海溝馬裏亞納海溝的考察，發現那裏儲存著大量碳，這意味著海溝在調節地球環境方面的作用比人們之前認識的更為重要。馬裏亞納海溝就像是個沉淀物收集器，被海溝裏細菌轉化的碳的量比6000米深的海底平原上的碳含量高。這說明了海溝裏碳含量比研究人員此前認為的高，他們以前沒意識到深海裏還有這麽一個二氧化碳收集槽。科學家們下一步的想法是把研究結果量化，算出深海海溝裏的碳含量到底比其它海域多出多少，而細菌轉化的碳的量具體是多少，這些資料能幫助科研人員更好了解深海海溝在調節氣候方面的作用。