Helt ut til midten av Sognesjøen, ved sørspissen av Store Sula (Solund) og Hisernøya, er dybden 700-950 meter. Bunnen antar form av ei dyprenne formet av smeltevann i tidligere istider, slik som det også er inne i Sognefjorden. Deretter blir sjøen et stykke dypere (inntil 1.298 meter dyp mellom Ytre Sula og Hille) og denne dyphavsrenna fortsetter smalt utover langs resten av nordkysten og de ytre øyene i Solund. Utenfor Hille-Sula-linjen blir derimot Sognesjøen grunn langs sørkysten og øygruppene i Gulen kommune – med et stort antall holmer og skjær og ellers grunner under 200 meter, omgitt av dype sprekkdannelser. Her ute går nordkanten av de kaledonske dekkene hvor fjellkjedefoldingen støter mot det hardere grunnfjellskjoldet i nord. Vassøyane og noen andre ytre øygrupper er devonske avsetninger på kaledonske masser.