呈近似东西走向的向南凸出的弧形，西接千岛-堪察加海沟的北端，东至阿拉斯加湾，绵延3400千米。海沟南北两坡的平均坡度分别为1°～2°和3°～4°，北侧坡度为3°～4°，南侧坡度为1°～4°。最深的部分在北纬51.21°、东经174.83°，深度为7822米，位于布尔迪尔岛西南约145千米处。海沟西段南边是著名的皇帝海山。

阿留申海沟和邻近相同走向的阿留申群岛构成太平洋西侧的岛弧—海沟系的最北部分，并成为太平洋板块和北美洲板块的分界。这段分界是一个消减带，太平洋板块在此以平均45°的俯冲角向北消减于北美洲板块之下，这一俯冲与许多地震有关，其中几次地震以其规模或相关海啸而著名。1946年4月1日阿留申群岛地震，此次8.6级地震发生在乌尼马克岛近海，仅对陆地造成轻微破坏。然而地震引发的海啸造成岛上5人死亡，阿留申群岛和南北美洲其他岛屿也受到破坏。在夏威夷的希洛，海啸造成159人死亡，并造成广泛的破坏。1957年3月9日安德烈亚诺夫群岛地震，这次8.6级的级地震发生在安德烈亚诺夫群岛南部。地震本身对埃达克岛和乌姆纳克岛造成了破坏，并引发了太平洋范围的海啸。远在智利也有海啸的记录。1965年2月4日鼠岛发生地震，这次8.7级地震引发的海啸袭击了舍米亚岛，并在太平洋周围被观测到，几乎没有造成破坏。1986年5月7日安德列亚诺夫群岛地震，这次7.9级地震对埃达克岛和阿特卡岛造成了破坏，由此产生的海啸在整个太平洋地区都有记录。2014年6月23日，阿拉斯加锡特金岛附近发生7.9级地震。2017年7月17日，俄罗斯尼科尔斯科耶发生7.7级地震，震源深度198千米。2018年1月23日，阿拉斯加湾发生7.9级地震，发生在阿拉斯加科迪亚克东南278千米处。