Сначала в Атлантике, а затем в Индийском и Тихом океанах были обнаружены так называемые срединные океанические хребты, образующие наряду с «сушей» и «дном океана» третью по масштабам крупнейшую форму рельефа нашей планеты. Еще в 1955 году советский геоморфолог профессор О. К. Леонтьев предположил, что система срединных океанических хребтов носит глобальный характер и охватывает все океаны Земли. В 1960 году профессор Я. Я. Гаккель высказал гипотезу о том, что в западной части Арктического бассейна, параллельно открытому им хребту Ломоносова, должен идти еще один подводный хребет. Исследования последующих лет блестяще подтвердили эту гипотезу. Но в отличие от хребта Ломоносова этот хребет обладал свойствами, характерными для всех срединно-океанических хребтов планеты и являлся продолжением Срединно-Атлантического хребта: его гребень рассекала «щель» рифтовой долины, здесь находился эпицентр большинства землетрясений, происходящих в Арктическом бассейне, и т. д. Арктический хребет справедливо получил имя человека, предсказавшего его существование, — Я. Я. Гаккеля.
Таким образом, Арктический бассейн, «зажатый» между Евразией и Северной Америкой, оказался разделенным с севера на юг тремя мощными подводными хребтами, между которыми лежат глубоководные котловины. Первая из них, получившая название котловины Нансена, расположена между мелководными шельфами Баренцева и Карского морей и западной частью шельфа моря Лаптевых и хребтом Гаккеля. Здесь обнаружены максимальные глубины Северного Ледовитого океана, превышающие пять километров (наибольшая глубина, обнаруженная на сей день, равна 5490 метрам).
Вторая котловина, тянущаяся сравнительно узкой полосой между хребтами Гаккеля и Ломоносова, получила название в честь Э. В. Толля (другое название ее дано в честь Р. Амундсена). В ее пределах находится Северный полюс, где согласно замерам первой дрейфующей станции СП-1 глубина океана достигает отметки 4290 метров.
Между хребтами Ломоносова и Менделеева расположена котловина Макарова, дно которой погружено на глубину около четырех километров и представляет собой плоскую равнину. Зато хребет Менделеева, как показали последние исследования, в отличие от хребта Ломоносова не является сплошным: его разделяет ущелье Сотрудничества. Часть, прилегающая к Азии, сохранила название хребта Менделеева, а часть, прилегающая к Северной Америке, названа поднятием Альфа — в честь названия судна, с которого сделано это открытие. «Раздвоилась» и котловина Макарова: имя прославленного русского ученого-океанографа осталось за котловиной, расположенной между хребтами Ломоносова и Менделеева, а котловина, лежащая между поднятием Альфа и хребтом Ломоносова, называется ныне котловиной Подводников.
Последняя, самая большая по площади котловина, расположенная между хребтом Менделеева — Альфа, шельфом Восточно-Сибирского и Чукотского морей, шельфом Аляски и восточных островов Канадского архипелага, называется Канадской или котловиной Бофорта. Здесь же находится Чукотское поднятие — подводное плато, сложенное материковой корой, и поднятие Бофорта.
Весь бассейн Северного Ледовитого океана опоясывает мелководный шельф, то узкий, как, например, в море Бофорта, то достигающий ширины тысячи километров, как в Баренцевом море. От Тихого океана Арктический бассейн отделяет узкий и мелководный Берингов пролив. От Атлантики Северный Ледовитый океан отделен сложной системой подводных порогов и возвышенностей, а также островами и островками. Между Гренландией и Исландией лежит Гренландско-Исландский порог, поднятие на глубинах порядка трехсот — четырехсот метров, разделенное узким желобом. Между Исландией и Фарерскими островами находится Фарерско-Исландский порог — «возвышенность, формы, близкой к треугольной, основание которой лежит у шельфа Исландии, а вершина — у Фарерских островов». А от Фарерских островов к берегам Англии протянулась цепочка Шетландских и Оркнейских островов, расположенных в зоне мелководного шельфа Северного моря.
От Исландии к северу, к вулканическому острову Ян-Майен, тянется еще один подводный порог, а также порог Мона — «серия параллельных гребней с подводными вершинами, поднимающимися до глубин 600–1500 м, разделенными глубокими впадинами». Между Шпицбергеном и Гренландией лежит порог Нансена, подводная возвышенность, которая, возможно, прежде лежала на небольших глубинах, и, быть может, отдельные ее вершины выходили на поверхность океана. Долгое время порог Нансена считался главной преградой, которая препятствовала проникновению теплых вод Атлантики, в первую очередь Гольфстрима, в Арктический бассейн, что и приводило к оледенению последнего. Однако советские океанологи обнаружили, что порог Нансена рассекает глубоководный желоб, названный в честь судна, с борта которого был открыт — желоб Лены.