К рифтовым ущельям осевой зоны Срединно-Атлантического хребта приурочены т. н. рифтогенные осадки, представляющие собой продукты разрушения глубинных пород. Хемогенные отложения развиты в виде глауконитовых песков и фосфоритовых конкреций в области подводных окраин материков и в виде железо-марганцевых конкреций — на ложе глубоких котловин. В северной и южной частях А. о. существенное влияние на состав донных отложений оказывает разнос грубообломочного материала плавающими льдами и айсбергами. Среди отложений глубоких котловин большую роль играют осадки суспензионных потоков.
Выходы коренных пород встречаются на материковых склонах в виде осадочных и метаморфических образований различного возраста, вплоть до мела; на вулканических горах и островах найдены толеитовые и щелочные базальты; на гребнях гряд Срединно-Атлантического хребта — базальты и глубинные породы основного (габбро) и ультраосновного (дуниты, перидотиты) состава. Отмечены серпентиниты, развившиеся по перидотитам, и зелено-каменные породы, образовавшиеся в результате регионального метаморфизма базальтов и габбро в подошве земной коры. Породы ультраосновного состава слагают о. Сан-Паулу. Предполагают, что они глубинного (мантийного) происхождения и возраст их — порядка 4,5 млрд. лет (близкий к возрасту Земли).
Тектоническая структура. Подводным окраинам материков свойственны материковый тип земной коры и материковые структуры платформ, которые, как правило, обрываются материковыми склонами. Продолжение их в сторону океана прослежено только в Бискайском и Мексиканском заливах, а в других местах неизвестно. Дно котловин подстилается земной корой океанического типа, состоящей из трёх слоев: слоя рыхлых осадков; т. н. «второго» слоя, характеризующегося скоростями сейсмических волн около 5,0 км/сек, который может быть сложен осадочными вулканогенными или магматическими породами, и «базальтового» слоя со скоростями сейсмических волн порядка 6,7 км/сек, который, вероятно, сложен основными породами типа габбро-базальта и серпентинизированными ультраосновными породами. Ниже залегают породы верхней мантии, характеризующиеся скоростями сейсмических волн порядка 8,3 км/сек и представленные перидотитами и дунитами. В структуре Срединно-Атлантического хребта осадочный слой почти отсутствует, «второй» и «базальтовый» слои утоньшены, а в рифтовой зоне местами разорваны, так что на дне обнажаются ультраосновные породы. Здесь, по сейсмическим данным, залегают разуплотнённые породы верхней мантии, характеризующиеся скоростями волн порядка 7,3—7,6 км/сек.
О гипотезах происхождения А. о. см. в ст. Океан.
Г. Б. Удинцев.
Климат. Большая меридиональная протяжённость А. о. определяет разнообразие климатических условий на его поверхности. А. о. расположен во всех климатических поясах, от экваториального до субарктического на С. и антарктического на Ю. При этом большая площадь А. о., приблизительно между 40° с. ш. и 40° ю. ш., находится в поясах экваториального, тропического и субтропического климатов. Над А. о. развиваются 4 основных центра действия атмосферы — Исландский и Антарктический минимумы, Северо-Атлантический и Южно-Атлантический максимумы, которые разделены у экватора зоной пониженного давления атмосферы. Эти центры при взаимодействии с областями давления, развивающимися над прилегающими материками, обусловливают господство сильных западных ветров в умеренных широтах, северо-восточных и юго-восточных ветров (пассатов) в субтропических и тропических широтах, соответственно Северного и Южного полушарий. Наибольшей силы ветры достигают в умеренных широтах, особенно в южной части А. о. Здесь настолько часты штормы, что южные умеренные широты получили название «ревущих сороковых». Сильные ветры характерны также для Бискайского залива. Для северных тропических широт с июня по октябрь — ноябрь характерны тропические, т. н. вест-индские ураганы, пересекающие океан с В. на З. Наибольшей силы они достигают над Карибским морем и Мексиканским заливом температура воздуха зимой, в феврале (августе в южной части А. о.), меняется от 25°С на экваторе до 0°С на 60° с. ш. и от—8 до —10°С на 60° ю. ш. На крайнем С.-З. и Ю. температура понижается до —25 °С и ниже. Летом, в августе (в феврале в южной части А. о.), температура составляет 26—28°С на экваторе, 8—12°С на 60° с. ш. и 0—2°С на 60° ю. ш. На Ю. моря Уэдделла температура от —4 до —6 °С. Над всей площадью А. о., расположенной к С. от 40° ю. ш., существует заметная разница между температурой воздуха восточной и западной частей океана, вызванная господством в них тёплых или холодных течений. Севернее 30° с. ш. температура на З. на 10°C ниже, чем на В., а между 30° с. ш. и 40° ю. ш. на З. на 5°С выше, чем на В. Средняя годовая облачность в областях низкого давления атмосферы в северных умеренных, южных высоких и экваториальных широтах 60—80%, в областях высокого давления в субтропиках уменьшается до 30—40%. Среднее годовое количество осадков: на экваторе более 2000 мм, в умеренных широтах 1000—1500 мм, в субтропических широтах и в Антарктике уменьшается до 250—500 мм, в районах, прилегающих к пустынным берегам Африки, до 100 мм, в южные части океана менее 100 мм. Туманы характерны для районов встречи тёплых и холодных вод (Большая Ньюфаундлендская банка, близ входа в залив Ла-Плата и др.) и для южных умеренных широт, где тёплый воздух проходит над холодной поверхностью океана. В районе островов Зелёного Мыса отмечаются пылевые туманы, приносимые северо-восточным пассатом из Сахары.
Гидрологический режим А. о. формируется под влиянием климатических условий, водообмена с прилегающими океанами и Средиземным морем, а также особенностей конфигурации окружающей суши. Под влиянием циркуляции атмосферы поверхностные течения А. о. образуют антициклональные круговороты в субтропических и тропических широтах и циклональные — в северных умеренных и южных высоких широтах. Характерная черта А. о. — мощная система тёплых течений, т. н. система Гольфстрима, развивающаяся в его северной части. Гольфстрим и его продолжение — Северо-Атлантическое течение — образуют соответственно западной и северной периферии северного антициклонального круговорота. Восточная периферия этого круговорота образуется холодным Канарским течением, южная — тёплым Северным Пассатным течением. Северный циклональный круговорот складывается течениями — тёплыми Северо-Атлантическим и Ирмингера и холодным Лабрадорским, поступающим из моря Баффина. В южной части А. о. антициклональный круговорот складывается тёплыми Южным Пассатным и Бразильским течениями на С. и З. соответственно и холодными течениями Западных Ветров и Бенгельским на Ю. и В. Циклональный круговорот развивается южнее 50° ю. ш. с центром в море Уэдделла. Антициклональные циркуляции северной и южной частей А. о. разделяются летом севернее экватора Межпассатным (Экваториальным) противотечением, которое зимой сменяется общим западным переносом поверхностных вод. Более постоянной границей является на экваторе подповерхностное противотечение Ломоносова.
Течения — основные перераспределители солнечного тепла, поглощаемого поверхностью океана. Тепловой баланс А. о. складывается из радиационного баланса, затраты тепла на испарение и турбулентного теплообмена с атмосферой. Наибольший положительный тепловой баланс 2,5—3,3 Гдж/(м2·год) [60—80 ккал/(см2·год)] отмечается у экватора и приближается к 0 на 30° северной и южной широт. С увеличением широты тепловой баланс становится отрицательным. Т. о., поглощение тепла поверхностью А. о. происходит главным образом между 30° северной и южной широт, на остальной площади океан отдаёт тепло атмосфере. Температура воды на поверхности А. о. зимой, в феврале (августе в южной части океана), на экваторе 27—28°C, на 60° с. ш. 6°С, на 60° ю. ш. —1°С. Летом, в августе (в феврале в южной части океана), температура на экваторе 26°C, на 60° с. ш. 10°C, на 60° ю. ш. около 0°С. Под влиянием тёплых и холодных течений создаются большие разности температур в пределах широтных зон. Севернее 30° с. ш. на З. температура приблизительно на 10°C ниже, чем на В. Между 30° с. ш. и 40° ю. ш., наоборот, на З. Температура на 5°С выше, чем на В. Южнее 40° ю. ш., где преобладает зональное течение поверхностной воды, эта разница исчезает.