北冰洋洋底地形突出的特点是大陆架非常广阔。在亚欧大陆以北，大陆架从海岸一直向北伸延1000km左右，最宽的地方达1200—1300km。大陆架深度多在几十到100m；阿拉斯加以北，大陆架比较狭窄，只20—30km。这些大陆架本是陆地的一部分，其生成与第四纪大陆冰川消融，海面上升有密切的关系。
北冰洋洋底中央部分，横卧着一条高起的罗蒙诺索夫海岭，它大致从新西伯利亚群岛穿过北极附近至加拿大北极岛群中的埃尔斯米尔岛，罗蒙诺索夫海岭绵延长达1800km，高出两侧海盆2500—3000m，岭脊距海面1000—2000m，有的岭脊距海面更浅，只850—954m，罗蒙诺索夫海岭虽有火山活动，甚至火山喷发，但据近期调查分析，它并非大洋中脊，可能是一沿经线方向被构造断裂复杂化了的褶皱山脉。山脉由沉积岩和变质岩组成，而反映大洋中脊特点的基性岩在此不占主导地位。
北冰洋中央部分，还有一条同罗蒙诺索夫海岭近于平行的门捷列夫海岭，它从符兰格尔岛起，延至埃尔斯米尔岛附近与罗蒙诺索夫海岭相汇合，海岭上最小水深仅1500m。在这两列海岭之间分布着面积不大的马卡洛夫海盆，海盆最大深度3970m。
由于上述两条海岭横断整个北冰洋，使整个北冰洋海盆被分隔为两部分。面向大西洋一边的称南森海盆，一般探度为4000—4500m，最深点位于斯匹次卑尔根群岛以北，达5449m；面向太平洋和北美洲一边的，叫加拿大海盆，一般深度3000—3500m，最深点位于阿拉斯加以北，达4683m。
在近年不断调查的基础上，在北冰洋洋底揭示出一些新的水下山脉和高地，如在阿拉斯加巴罗角以北，发现了新的海底山脉，山脉峰顶高出海底1500m。在斯匹次卑尔根群岛西北深海区亦发现突起的海底高地，该高地从深约1000m处升高到距海面只有20m的高度。据新近调查，在北冰洋中亦存在一条大洋中脊，其走向位置与穿过冰岛的北大西洋海岭连接，经过南森海盆到勒拿河口附近。北冰洋中脊的宽度很窄，一般不超过200km，在地貌上远不如大西洋中脊海岭发育成熟。