Sự xuất hiện kỳ lạ của các sinh vật này phần lớn phản ánh môi trường mà chúng sinh sống. Hầu hết tồn tại ở độ sâu 656 feet (200 mét) dưới bề mặt nước, nơi có rất ít hoặc không có bất kỳ ánh sáng nào xuyên qua, áp suất cao, nguồn thức ăn hạn hẹp. Đặc biệt là lạnh hơn nhiều so với phần còn lại của đại dương, nhiệt độ trung bình chỉ trên mức đóng băng là 39 độ F (4 độ C).
“Biển sâu là một nơi thực sự khắc nghiệt để kiếm sống, vì vậy rất nhiều loài động vật phải thích nghi với sự điều chỉnh đặc biệt trên cơ thể để tồn tại trong môi trường đó”, theo chia sẻ của bà Mary McCarthy, nhà sinh vật học cá tại Thủy cung Vịnh Monterey, California.
Vì không có nhiều cơ hội tìm kiếm thức ăn, cá biển sâu buộc phải phát triển những đặc điểm giúp chúng bắt mồi, một trong những đặc điểm đáng sợ nhất là bộ hàm khổng lồ.
Ví dụ, loài cá rồng Sloane (Chauliodus sloani) có những chiếc răng nanh lớn đến mức không thể ngậm miệng lại, nếu không sẽ tự làm thủng não của chính mình. Chúng có thể dễ dàng giấu đi thứ vũ khí 'hạng nặng' này bởi độ trong suốt của những chiếc răng nanh sắc nhọn.
Một loài khác như cá chình bồ nông (Eurypharynx pelecanoides) có chiếc miệng chiếm phần lớn cơ thể để có thể bắt và nuốt những con cá lớn mà chúng tìm thấy trong 'sa mạc' thức ăn nơi đáy vực.
Hay cá vây chân(Melanocetus) với dung nhan xấu xí. Cá thể này được xem là quái vật đen biển sâu. Bởi đặc tính ẩn sâu dưới đáy đại dương và dụ dỗ con mồi bằng chiếc "cần câu" trên phần đầu có khả năng phát sáng và rồi nuốt chửng chúng.
Một số động vật ăn thịt dưới biển sâu có một vũ khí bí mật khiến chúng trở thành hung thần săn mồi: phát quang sinh học — hay khả năng tạo ra ánh sáng trên cơ thể. Ánh sáng này có thể thu hút con mồi, một phần là do các sinh vật biển nghĩ rằng chúng sắp nuốt chửng một sinh vật phát quang nhỏ (trong khi thực sự chúng sắp trở thành bữa ăn).
Bên cạnh đó, một số loài chẳng hạn như cá rìu khổng lồ (Argyropelecus gigas), có thể tự điều chỉnh độ sáng phù hợp với ánh sáng xung quanh chúng, sử dụng phát quang sinh học như một cơ chế che giấu để ẩn nấp khỏi những kẻ thù tiềm năng cũng như dễ dàng săn mồi.
Để giải đáp cho hiện tượng phát quang ở cá, các nhà nghiên cứu cho biết đây là phản ứng hóa học trong cơ thể cá, trong đó một hợp chất phát sáng được gọi là luciferin kết hợp với enzyme luciferase để tạo ra một photon ánh sáng, tương tự như khi bạn bẻ một chiếc que phát sáng.
Ngoài ra, phần đông cá biển sâu thường có cơ thể cực kỳ mỏng manh và thường không có bộ xương. Cụ thể là Cá blobfish (Cá giọt nước) sống ở độ sâu gần 1.525m dưới bề mặt nước, nơi áp suất cao gấp 100 lần.
Để tồn tại trong áp lực khủng khiếp này, chúng thích nghi với một cơ thể mềm mại khác thường, không có bộ xương chắc khỏe. Điều này cũng lý giải cho việc khi cá blobfish được đưa lên mặt nước, cơ thể xẹp xuống, biến thành một sinh vật sền sệt với khuôn mặt cau có. Ngoại hình kỳ dị khiến nó được mệnh danh là "động vật xấu xí nhất thế giới" vào năm 2013.
