Consta de dos familias actuales: Cheloniidae y Dermochelyidae, que incluyen siete especies vivas.
La tortuga plana (Natator depressus) se encuentra únicamente en la costa norte de Australia.
Poseen un cuello conformado por 8 vértebras, el cual no pueden introducir dentro del caparazón, y tienen en general poca movilidad.
Por otro lado, algunas tortugas marinas han modificado sus papilas gustativas en forma de pinchos afilados, estos les sirve para evitar que se escapen las presas, como las medusas.
[2] En general, las tortugas marinas tienen un plan corporal más fusiforme que sus homólogos terrestres o de agua dulce.
[5][6] Aunque esta condición parece parecerse a la encontrada en los primeros reptiles fósiles conocidos (anápsidos), es posible que sea un rasgo de evolución más reciente en las tortugas marinas, situándolas fuera de los anápsidos.
Las tortugas marinas regulan su temperatura alterando su comportamiento, como realizando inmersiones a gran profundidad para enfriar su cuerpo o nadando más rápido para que el calor de la actividad muscular aumente su temperatura.
Las tortugas marinas también escogen las corrientes de agua fría o caliente con el mismo objetivo.
El sentido del olfato en las tortugas marinas es débil pero el de la vista se desarrolla mejor en estas que en las terrestres.
Las tortugas marinas poseen un orificio que tiene doble propósito: Expulsar el excremento y la reproducción.
Las nuevas tortugas tratan de emerger en la noche cuando no hay tantos predadores y la temperatura baja.
Frecuentemente se considera que el género Chelonia incluye dos subespecies de la especie Chelonia mydas: la tortuga negra C. m. agassizii (Bocourt, 1868) en el Pacífico Oriental (de Baja California hacia el sur hasta Perú y hacia el oeste hasta las Islas Galápagos) y la tortuga verde C. m. mydas (Linnaeus, 1758) en el resto del rango de distribución global.
También se cree que otros pleurodiros vivieron en el mar, como Araripemys'[10] y pelomedusidoss extintos.
Esta especie habitó los océanos que cubrían Europa en el Cretácico Superior y rivalizó con los protostegidos gigantes concurrentes como Archelon y Protostega como una de las tortugas más grandes que han existido.
[17] Las extremidades y el cerebro de las tortugas marinas han evolucionado para adaptarse a su dieta.
[18][19] El hombre ha matado tortugas para aprovechar todo lo que hay en ella: carne, huevos, piel y su caparazón.
Actualmente, se conservan las playas de desove como parques nacionales o reservas protegidas.
Desde 1999 en Uruguay la organización no gubernamental Karumbé se destaca por colaborar en conservación de tortugas marinas.