동해의 해저지형은 러시아와 일본 북해도에 인접한 비교적 수심이 얕은 북부와 대부분 3,000m이상의 수심을 가진 중부 그리고 해저기복이 심하고 복잡한 남서부로 나눌 수 있다. 동해는 열린 바다로서 수심 200m이내인 대한해협, 쓰가루해협, 소야해협와 타타르해협을 통해 동중국해, 북태평양과 오호츠크해와 연결되어 있다. 울릉도 남쪽에 최대수심 2,000m에 달하는 '울릉분지'가 위치하며, 울릉분지 북쪽으로는 연결통로인 '울산해저수로'가 있다. 울릉분지 남쪽과 서쪽 사면에는 퇴적물이 떨어져 나간 흔적인 해저절벽이 다수 존재한다.

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