A seconda della specie, una tartaruga può rimanere sott'acqua per ore, giorni, settimane o addirittura mesi. Durante il letargo, le tartarughe dipinte rimangono sott'acqua per tutto l'inverno. Le tartarughe che passano grandi quantità di tempo immerse hanno sviluppato mezzi specializzati per catturare l'ossigeno dall'acqua circostante attraverso branchie, cellule speciali o la loro pelle.
Alcune tartarughe che devono affiorare per prendere ossigeno sono note per trattenere il respiro per un tempo considerevolmente lungo. Ad esempio, la tartaruga marina Leatherback può trattenere il respiro per un massimo di 7 ore alla volta. D'altra parte, la tartaruga muschio comune ha eliminato il suo bisogno di riemergere sviluppando cellule speciali sulla sua lingua chiamate papille che permettono di separare l'ossigeno dall'acqua mentre la tartaruga è sommersa.
La National Oceanic and Atmospheric Administration afferma che le tartarughe marine possono rimanere sott'acqua per due ore senza respirare. Questo presuppone che l'animale sia a riposo e non attivo. Quando è attiva, una tartaruga marina deve tornare sulla superficie dell'oceano ogni pochi minuti. La tartaruga marina è la più grande di tutte le tartarughe, capace di raggiungere una lunghezza di 6 piedi e un peso di 1.400 sterline.
