大西洋底部存在世界上最長的山系。這個(gè)事實(shí)直到19世紀(jì)后期才被人類發(fā)現(xiàn)。1866年，在鋪設(shè)橫越大西洋的海底電纜時(shí)，發(fā)現(xiàn)大西洋底的中部水淺而兩側(cè)水深。第一次世界大戰(zhàn)后，德國人為了償還債務(wù)，夢想從海水中采金。于是建造了一艘“流星號(hào)”考察船遠(yuǎn)赴大西洋考察作業(yè)。結(jié)果黃金沒有找到，卻收集了一大批珍貴的海洋資料。他們用超聲波裝置對(duì)大西洋底探測的結(jié)果顯示，大西洋底有一條從北到南的海底山脈。山脈的高點(diǎn)露出海面形成了亞速爾群島、阿松森群島。

1956年，美國學(xué)者尤因和希曾首先提出，全球大洋洋底縱貫著一條連續(xù)不斷的全長達(dá)6.4萬千米的中央山系，又叫做大洋中脊。中央山系比大洋盆地高1～2千米。中央山系的寬度為1000～2000千米，最寬處可達(dá)5000千米。大洋山系的總面積約占海洋總面積的30%。其中，大西洋山系北起北冰洋，向南呈S形延伸，在南面繞過非洲南端的好望角與印度洋山系的西南支相連。印度洋山系的東南支向東延伸與東太平洋山系相連。東太平洋山系北端進(jìn)入加利福尼亞灣。印度洋山系北支伸入亞丁灣、紅海與東非內(nèi)陸裂谷相連。大西洋山系向北延伸到北冰洋，最后潛入西伯利亞。洋底山系全長可以繞地球一圈半。

經(jīng)過細(xì)致測量，人們發(fā)現(xiàn)大洋中脊上有一條1～2千米寬的裂谷。為了揭開海底的地質(zhì)演變奧秘，人們?cè)?jīng)多次下潛到大洋中脊的裂谷中進(jìn)行實(shí)地勘測。在1972～1974年，法國和美國的科學(xué)家在地質(zhì)學(xué)家勒皮雄的領(lǐng)導(dǎo)下，使用深潛器觀測到了大洋中脊的裂谷。

大西洋同太平洋不同，它四周的陸地多是廣闊的平原、高原和不太高的山嶺，而洋底的地形卻比較復(fù)雜。海嶺的中央地帶最高，也最陡峭，山峰距海面只有1500米，有的甚至露出海面成為高峻的島嶼，如亞速爾群島的山地，從海底升起高出海面2000多米。沿著大西洋海嶺的脊部有一條非常陡峭深邃的大裂谷，深度達(dá)2000米，寬30～40千米，長1000多千米。它是地殼的一個(gè)大裂縫。海嶺由許多橫向斷裂帶切斷，這些斷裂帶在地貌上表現(xiàn)為一系列海脊和狹窄的線狀槽溝。其中位于赤道附近地區(qū)的羅曼在斷裂帶，全長350千米，深達(dá)7864米。是溝通東西兩部分大洋底流的主要通道。它把大西洋海嶺明顯的分為南北兩部分。

大西洋海嶺和洋底高地分割了海底，在其東西兩側(cè)各形成了一系列深海海盆、東側(cè)主要有西歐海盆、伊比利亞海盆、加那利海盆、佛得角海盆、幾內(nèi)亞海盆、安哥拉海盆和開普頓海盆。西側(cè)主要有北美海盆、巴西海盆和阿根廷海盆。在大西洋的南部，還有大西洋—印度洋海盆。這些海盆一般深度在5000米左右，中央很寬廣，比較平坦，盆地中堆積著大量的深海軟泥。在這些海盆之間，又有幾條嶺脈、高地突起，有的露出水面形成島嶼。如馬德拉群島、佛得角群島等。這些海盆約占整個(gè)大西洋底面積的1/3。

大西洋邊緣地區(qū)的梅底地形十分復(fù)雜，有大陸架、大陸坡、大陸隆起(海臺(tái))、海底峽谷、水下沖積錐和島弧海溝帶。大陸架面積僅次于太平洋的大陸架面積，為620萬平方千米。約占大西洋總面積的8.7%。大陸架寬度變化很大，從幾十千米到1000千米不等。如幾內(nèi)亞灣沿岸、巴西高原東段、伊比利亞半島西側(cè)的大陸架，都很狹窄，一般不超過50千米;而在不列顛群島周圍，包括整個(gè)北海地區(qū)，以及南美南部巴塔哥尼亞高原以東的大陸架，寬度常達(dá)1000千米大西洋的大陸坡，各海域也不相同。沿歐、非洲的陡峻狹窄，沿美洲的較寬較緩。在大西洋海底大陸坡和深海盆之間，分布著一些大陸隆起，較大的有格陵蘭—冰島隆起、冰島—法羅隆起、布茵克隆起和馬爾維納斯隆起。在格陵蘭島與拉布拉多半島之間的中大西洋海底峽谷和密西西比河、亞馬孫河、剛果河、萊茵河等河流河口附近，分布著一些半錐狀的水下沖積錐，規(guī)模一般只有數(shù)百平方米。此外，大西洋還有兩個(gè)島弧海溝帶，即大、小安的列斯群島的雙重島弧海溝帶和南美南端與南極半島之間的島弧海溝帶。其中大安的列斯島弧北側(cè)的波多黎各海溝，長達(dá)1550千米，寬120千米，深達(dá)8648米，是大西洋的最深點(diǎn)。