แผ่นธรณีแปซิฟิกที่มุดตัวลงไปใต้แผ่นธรณีมาเรียนา, ในส่วนที่เป็นร่องลึกมาเรียนา, และ (เพิ่มเติมเกี่ยวกับ)ส่วนโค้งของร่องลึก เป็นน้ำพุร้อนจะถูกปล่อยออกมาพร้อมกับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และ เกิดการระเบิดขึ้นในรูปแบบของภูเขาไฟใต้สมุทร.

ร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนานี้ได้รับการสำรวจพบในปี พ.ศ. 2494 โดยเรือของกองทัพเรือสหรัฐอเมริกาชื่อแชลเลนเจอร์ซึ่งได้ใช้ชื่อเรือนี้เรียกจุดลึกสุดดังกล่าว เรือแชลเลนเจอร์ 2 ใช้เครื่องวัดเสียงสะท้อน (echo sounding) วัดความลึกได้ 5,960 ฟาทอม (11,022 เมตร) ณ พิกัด 11° 19’ เหนือ 142° 15’ ตะวันออก การวัดเสียงสะท้อนนี้ได้กระทำซ้ำโดยใช้หูฟังเสียงสะท้อนกลับในขณะที่เข็มเสียงลากผ่านระยะความลึกที่ความเร็วของเสียงค่อย ๆ ต่างกันตามความหนาแน่นของน้ำตามความลึก ในขณะเดียวกันที่ตัวเครื่องวัดเสียงสะท้อนก็ได้ใช้นาฬิกาจับเวลาชนิดมือถือจับด้วย ด้วยวิธีที่ฉลาดนี้ทำให้ต้องหักความลึกจากการคำนวณความต่างออกไป 20 ฟาทอม ตัวเลขเป็นทางการจึงได้รับการรับรองที่ 5,940 ฟาทอม หรือ 10,863 เมตร

ในปี พ.ศ. 2500 เรือของกองทัพเรือสหภาพโซเวียตชื่อ วีเตียซ (Vityaz) ได้รายงานความลึกที่ 10,034 เมตร โดยตั้งชื่อว่า "หลุมกลวงมาเรียนา" (Mariana Hollow) ในปี พ.ศ. 2503 สเปนเซอร์ เอฟ. แบร์ด บันทึกความลึกมากสุดได้ 10,915 เมตร ใน พ.ศ. 2527 รัฐบาลญี่ปุ่นส่งเรือสำรวจที่ออกแบบพิเศษชื่อ "ทะกุโย" (Takuyō - 拓洋) ลงไปสำรวจร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนาและเก็บข้อมูลโดยใช้ลำแสงแคบหลายลำแสงร่วม ได้ความลึกที่ 10,924 เมตร ความลึกที่แม่นยำที่สุดได้จากการสำรวจของเรือดำนำลึกอีกลำหนึ่งชื่อ "ไคโก" (Kaikō - かいこう) เมื่อวันที่ 24 มีนาคม 2538 ได้ความลึกที่ 10,911 เมตร

ยานทรีเอสต์กำลังเตรียมทำการดำลงสู่ก้นมหาสมุทรที่ลึกที่สุดเมื่อวันที่ 23 มกราคม พ.ศ. 2503

สำหรับการดำน้ำลึกที่ไม่เคยมีมาก่อนทำโดยยานสำรวจน้ำลึก (bathyscaphe) ของกองทัพเรืออเมริกันชื่อ "ทรีเอสต์" (Trieste) โดยสามารถดำลงถึงก้นร่องลึกได้สำเร็จเมื่อเวลา 13.06 น. ของวันที่ 23 มกราคม พ.ศ. 2503 โดยนายทหารเรือชื่อเรือตรีดอน วอลช์ (Don Walsh) และลูกเรือชื่อ ชาก ปีการ์ (Jacques Piccard) มีการใช้ลูกเหล็กกลมเป็นตัวอับเฉาและใช้น้ำมันเบนซินเป็นตัวทำให้ลอย อุปกรณ์บนยานแสดงความลึกที่ 11,521 เมตร แต่ได้ปรับแก้ภายหลังเป็น 10,916 เมตร ณ จุดท้องร่องลึก ทั้งสองประหลาดใจที่มองเห็นปลาตัวแบนขนาดยาวประมาณ 30 เซนติเมตร รวมทั้งกุ้ง ปีการ์ให้ความเห็นว่าพื้นร่องลึกแลดูเบาและใสที่เกิดจากซากไดอะตอมดึกดำบรรพ์ที่ปูดขึ้นมา

ความกดดันของน้ำที่ร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนามีแรงกดดันประมาณ 1,086 บาร์ หรือบรรยากาศ (15,751 psi) หรือประมาณมากกว่า 1,000 เท่าของบรรยากาศทั่วไปบนผิวโลกที่ระดับน้ำทะเล