Le relief sous-marin de la mer de Norvège reflète une histoire géologique étroitement liée à l'ouverture de l'Atlantique Nord. Le plancher océanique est structuré par la dorsale médio-atlantique, qui se prolonge vers le nord sous la forme de la dorsale de Jan Mayen et de la dorsale de Mohns. Ces structures volcaniques marquent la limite entre les plaques tectoniques nord-américaine et eurasienne et sont le siège d'une activité sismique et volcanique modérée mais continue. Les marges continentales norvégiennes présentent de larges plateaux sous-marins, entaillés par des canyons profonds hérités en partie de l'érosion glaciaire lors des périodes glaciaires du Quaternaire.

Les caractéristiques hydrologiques de la mer de Norvège jouent un rôle central dans la circulation océanique globale. Elle est traversée par des courants chauds en provenance de l'Atlantique, prolongement de la dérive nord-atlantique issue du Gulf Stream. Ces eaux relativement chaudes et salées longent la côte norvégienne vers le nord et contribuent à adoucir fortement le climat de la Scandinavie, bien au-delà de ce que la latitude laisserait prévoir. En se refroidissant et en devenant plus denses, ces masses d'eau plongent en profondeur et participent à la formation des eaux profondes de l'Atlantique Nord, un processus clé de la circulation thermohaline mondiale.

Les hivers sont froids mais nettement moins rigoureux que dans d'autres régions situées à la même latitude, tandis que les étés restent frais. Les dépressions atlantiques y sont fréquentes et génèrent des vents puissants et une mer souvent agitée, ce qui a historiquement rendu la navigation difficile. La présence de glaces de mer est limitée par l'apport d'eaux chaudes, mais la partie nord de la mer de Norvège peut connaître des conditions plus sévères, notamment à proximité du Svalbard et de la mer du Groenland.

La mer de Norvège est l'un des espaces maritimes les plus productifs sur le plan biologique dans l'Atlantique Nord. Les remontées d'eaux profondes riches en nutriments, combinées à une forte saisonnalité de la lumière, favorisent un développement intense du phytoplancton au printemps et en été. Cette productivité soutient des populations abondantes de poissons, notamment le hareng, le cabillaud, le maquereau et le lieu noir, qui ont constitué pendant des siècles la base des grandes pêcheries norvégiennes. Elle abrite également de nombreux mammifères marins, comme les rorquals, les orques et les phoques, ainsi qu'une avifaune marine très diversifiée.

Les enjeux économiques liés à la mer de Norvège sont considérables. Outre la pêche, qui demeure un secteur stratégique pour la Norvège, la région est riche en ressources énergétiques. Les plateaux continentaux recèlent d'importants gisements de pétrole et de gaz naturel, exploités depuis la seconde moitié du XX^e siècle grâce à des infrastructures offshore parmi les plus sophistiquées au monde. Cette exploitation soulève des questions environnementales majeures, en raison de la fragilité des écosystèmes nordiques et des risques liés aux activités industrielles en mer.

Sur le plan historique et culturel, la mer de Norvège a joué un rôle central dans l'expansion maritime des peuples scandinaves. Dès l'époque viking, elle constitue un espace de circulation reliant la Norvège aux îles Britanniques, à l'Islande et au Groenland. Elle demeure aujourd'hui un axe stratégique pour le transport maritime entre l'Atlantique Nord et l'océan Arctique, dans un contexte où la fonte partielle des glaces polaires tend à modifier progressivement les routes de navigation.