Марианский желоб был впервые точно определен и исследован в 1951 году британским судном Челленджер (Challenger) II, исследователи с которого и дали название самому глубокому месту на Земле — «Впадина Челленджера (The Challenger Deep)». Впадина Челленджера расположена около юго-западной оконечности Марианского желоба и впервые была исследована в 1960 году швейцарским ученым Жаком Пиккардом (Jacques Piccard) и лейтенантом Военно-Морских сил США Дональдом Волшем (Donald Walsh) При помощи батискафа «Триест», аппарата для изучения подводного мира находящегося в собственности ВМС США, судно (разработанное отцом Жака Пиккарда — Огюстом), установило рекорд, погружаясь до глубины в 10, 900 метров (35 810 футов), для этого ученые использовали 70 тонн бензина, чтобы иметь возможность осуществить погружение на 50 футов (бензин легче, чем вода, которая в свою очередь использовалась, чтобы затопить воздушные «ресиверы» аппарата во время погружений) для изучения подводного мира. Погружаясь на глубину, сжатый бензин ускорял продвижение аппарата, пока приблизительно 5 часов спустя, Триест не достиг океанического дня, противостоя давлению более чем 16 000 фунтов на квадратный дюйм. Экспедиция Челленджера предоставила первые данные об особенностях глубоких океанических бассейнов и структуре океанического дна. В дополнение к исследованию Марианского желоба Челленджер собрал важные данные по особенностям и разновидностям Tихого океана, Атлантического океана, и Индийского океана, покрывая почти 130 000 километров, (приблизительно 71 000 навигационных миль). Почти 5000 новых разновидностей морских существ были обнаружены во время 4-летней экспедиции. В марте 1995 года, японская беспилотная субмарина Каико (Kaiko) использовалась, чтобы провести дальнейшее исследование глубоких вод в пределах Марианского желоба. Каико — сложное судно с очень точной системой дислокации, разрешает ученым собирать важные данные без потребности подвергаться опасности погружения на глубину человека непосредственно.