Havdybden i Barentshavet varierer mellom 200 og 500 m, men er grunnere enn 50 m på Spitsbergenbanken.
Under Barentshavet finnes en mektig lagrekke av sedimentære bergarter fra mesozoikum og tertiærtiden. I kvartærtiden var området dekket av tykk is, og etter siste istid har det foregått landhevning, slik at sedimentene er erodert.
Barentshavet kan betegnes som Norges tredje olje- og gassprovins. Gassfeltet Snøhvit er startet produksjon i 2007 med Statoil som operatør. I samme område bygger Eni ut oljefeltet Goliat. I 2011 ble Skrugard funnet. Gazprom har planer om å bygge ut verdens største gassfunn til havs, Sjtokmanovskoje.
Siden 1980 er det boret mer enn 80 brønner i Barentshavet. Tildeling av 24 nye blokker i den 21. konsesjonsrunde og 72 blokker i den 22. gir store forhåpninger om nye funn.