Svarbiausios dugno reljefo formos – pakilumos ir duburiai. Giliausios Baltijos jūros vietos: Landsorto įduba (459 m), Boteno (294 m), Gotlando (249 m), Kvarkeno (233 m) duburiai. Lietuvos teritoriniai vandenys ir išskirtinė ekonominė zona apima apie 7000 km2 plotą. Lėkštame šios jūros dugno dalies reljefe išsiskiria Nemuno proslėnio povandeninė įduba, besitęsianti nuo Kuršių nerijos šiaurės vakarų kryptimi ir įsiliejanti į Gdansko įdubą. Ji atskiria pietinę Sambijos–Kuršių ir šiaurinę Klaipėdos–Ventspilio plynaukštes. Giliausios vietos Lietuvos akvatorijoje yra Gotlando (gilesnė nei 100 m) ir Gdansko (gilesnė nei 80 m) įdubose bei Nemuno proslėnis (gilesnis nei 70 m). Lietuvos pakrantėje Baltijos jūros gylis apie 50 m.
Baltijos dugnas labai įvairus, sudarytas iš kietų kristalinių ir minkštų nuosėdinių uolienų. Labiausiai paplitęs molis, giliavandenėje dalyje padengtas dumblu. Arčiau krantų vyrauja smėlis ir žvyras. Jūros dugną ties Lietuvos krantais dengia ir šiuolaikinės, ir (ledynmečio ir jūros raidos stadijų metu susidariusios) nuogulos. Povandeninių plynaukščių paviršiuje vyrauja reliktinės nuogulos – moreninis priesmėlis, priemolis, molis ir iš jų išskalauti rieduliai, žvyras ir gargždas. Sąnašaujamas dugno vietas dengia šiuolaikinės nuosėdos – smėlis, , .
Jūroje randama ir naudingųjų iškasenų. Lietuvos priekrantės dugne esama žvyro, , , kreidos santalkų. Paplūdimyje ir sėklių zonoje susidaro sunkiųjų mineralų – , ir – sąnašynų, tačiau praktinės reikšmės jie neturi. Nafta šiuo metu eksploatuojama daugelyje Lietuvos pajūrio vietų, tačiau manoma, kad dar naftingesni telkiniai slūgso po vandeniu.
