太平洋の海底(太平洋プレート)が、本州東北部(ユーラシアプレート/東北日本マイクロプレート)の下に、海溝のところで約5-15度の角度で沈み込んでいる。日本海溝に対応する山脈は、活火山を頂く奥羽山脈である。プレートの沈み込みに伴って海溝付近で起きる大地震は、三陸沿岸に大きな津波災害をもたらしてきた。東北日本の太平洋側の海底は、陸側から海側に、大陸棚、大陸斜面、海溝(海溝陸側斜面、海溝底、海溝海側斜面)、海溝周縁隆起帯(海膨)に分類できる。大陸斜面の途中には深海平坦面がひろがり、陸側の隆起と海側の沈降の境界となる海溝陸側斜面の中程には、棚状地形のベンチが形成される。また、海溝海側斜面から海溝周縁隆起帯にかけては、海溝軸にほぼ平行する断層でできた幾筋もの尾根と溝からなる地塁・地溝が発達する。