Barentshavet ligger over en sokkel, det vil si at havområdet er relativt grunt. Gjennomsnittlig dybde er 230 meter og det er sjelden dypere enn 300 meter. Rett vest for Svalbard slutter sokkelen og havdybden er raskt over 1000 meter.
Inn fra sør kommer den varme Golfstrømmen og brer seg videre østover, sør i Barentshavet og kalles da Murmanskstrømmen. Fra motsatt hold (nord-øst) kommer kalde, sydgående strømmer. Dette er en strøm med stor hastighet slik at vannmassene blandes godt. Om våren vil næringsrikt vann strømme opp mot den opplyste havoverflaten og blir, etterhvert som isen trekker seg bakover, tilgjengelig for plankton. Det ferske smeltevannet fra isen legger seg oppå det saltere havvannet og danner et lyst og godt miljø for planteplankton.

Det store grunne havområdet, omblandingen av vannmassene, kalde og varme strømmer som møtes, isen som smelter og trekker seg tilbake er faktorer som danner grunnlag for den store produksjonen som gjør Barentshavet til et av verdens rikeste havområder. En intens oppblomstring av planteplankton om våren og forsommeren er næringsgrunnlag for en stor produksjon av dyreplankton. Dyreplanktonet er igjen næring for larver og yngel av alle fiskebestandene.

Barentshavet er i stand til å opprettholde store fiskebestander. Torsk, lodde og sild er nøkkelarter, men tilsammen er det rundt 150 fiskearter. Alle de store fiskebestandene i Barentshavet benytter norske farvann som oppvekstområder. Egg og yngel fra gytingen driver inn i Barentshavet med havstrømmene langs norskekysten. Fisken vokser opp her og gjør at fiskeriet i Barentshavet er omfattende og kanskje det viktigste i det nordlige Atlanterhavet.

Den store forekomsten av plankton og planktonspisende fisk gjennom hele året danner grunnlaget for et tallrikt og variert dyreliv oppover i næringskjeden. Den mest tallrike dyregruppen er sjøfuglene. De hekker i fuglefjell rundt hele havområdet, mange steder med over 100.000 individer på samme fjell. Barentshavet er et av verdens mest sjøfuglrike områder. Man regner med at det er 13-15 millioner sjøfugl i Barentshavet om sommeren. Også i mørketiden lever millioner av fugler her, og alkefugler påtreffes til og med langt inne i drivisen. Vanlige fugler til alle tider er havhest, skarv, marine dykkender, måker og alkefugler. Om sommeren suppleres denne listen med svømmesniper, joer, terner og arktiske gjess. Totalt finnes det 26 arter med bestander av internasjonal verdi i havområdet, og ytterligere 8 arter av nasjonal verdi.

Blant pattedyrene er det selene som dominerer i antall med omtrent 1,3 millioner individer. De viktigste artene er ringsel, storkobbe og hvalross. Man regner også med at det er 55.000 hval i dette havet. Særlig er våge hvalen tallrik. Foruten mennesket, er det isbjørnen som er øverst i næringskjeden i dette området. Rundt Svalbard er det et par tusen isbjørn som har bl.a. sel på menyen.