Fra de indre delene ved Årdal eller Skjolden blir fjorden gradvis dypere utover (vestover). Mellom Fodnes-Mannheller og Rutledal-Rysjedalsvika er bunnen minst 800 meter. Den dypeste delen er omtrent ved Åkrestrand og Vadheim. Den ytre delen av fjorden (ved Losna og Sula) har en markert terskel med dybder på 100 til 200 meter, der stiger fjordbunnen brått fra 1200 meters dyp til omkring 100 meter over en strekning på 5 km ved Rutledal. I Sognesjøen er det flere små trau (med dyp ned til 400-500 meter) med terskler mellom. På tvers av fjorden er det bunnen til dels helt flat med mindre enn 1 meter variasjon i dybde på 2 km tverrsnitt. Bunnen er dekket av fint materiale (leir) som ved Vangsnes er opp til 300 meter tykt. Seismikk viser at det største djupet til grunnfjellet er om lag 1600 m, men løsmasser med 200–400 m tykkelse gjør at fjordbunnen likevel er flat. Seismiske undersøkelser ved Vangsnes har påvist 300 meter tykt lag leire på bunnen.