Внешний облик морских черепах можно охарактеризовать наличием плоского обтекаемого спинно-брюшного панциря, двух задних лап и развитых передних ласт. Различные представители черепах данного надсемейства отличаются деталями анатомического строения, как то: префронтальной чешуёй, количеством и формой щитка карапакса и прочим. Кожистая черепаха (лат. Dermochelys) является единственным представителем морских черепах лишённым твёрдого панциря и так же наибольшей по размерам среди всего надсемейства, достигая двух метров в длину и веса до шестиста килограммов в зрелом возрасте. Остальные морские черепахи намного меньше и легче, как минимум в два раза. Морские черепахи обладают незаурядными способностями в навигации, предположительно ориентируясь по магнитному полю Земли, они способны безошибочно вернуться на место своего рождения по прошествии многих лет.
Особенно выделяется оливковая морская черепаха Бисса (лат. Lepidochelys olivacea), представители данного вида собираются для спаривания в один день на каком-то пляже и многие тысячи черепах практически одновременно откладывают миллионы яиц; данный феномен известен как «arribada» (исп. пришествие). Атлантическая оливковая черепаха Ридлея (лат. Lepidochelys kempii), находящаяся на грани уничтожения, и вовсе, размножается всего лишь на одном пляже мира, находящемся в Коста-Рике.
Средняя продолжительность жизни морских черепах определяется в 80 лет. Половая зрелость у самок наступает примерно в 30 лет, когда они первый раз в жизни возвращаются на пляж где когда-то вылупились. В течении всего года гнездования, который случается раз в два или четыре года, самка откладывает от четырёх до семи кладок количеством 150-200 яиц. Спаривание черепах происходит в воде, в прибрежной зоне, зачастую количества спермы полученной самкой хватает на несколько кладок.
Способ создания кладки одинаков среди всех видов морских черепах: самка ищет подходящее место на пляже и начинает разгребать песок задними лапами, пока не образуется круглая выемка 40-50 сантиметров в глубину. В данную яму самка откладывает яйца (их количество зависит от многих факторов), после чего засыпает песком и аккуратно утрамбовывает, делая кладку как можно более незаметной. Весь процесс занимает около часа, после чего самка возвращается в океан и больше не заботится о своём потомстве.
Уже на данном этапе смертность среди вылупившихся детёнышей чрезвычайно высока. Однако большинство выбравшихся из песка черепашат так никогда и не достигнут пелагических вод, так как большинство из них будет съедено сухопутными хищниками, а остальных будут поджидать морские хищники. Процент достигших половой зрелости черепах на каждую кладку не превышает сотых долей процента, что является серьёзным препятствием к восстановлению популяции морских черепах.
На протяжении достаточно долгого времени процесс взросления морских черепах был мало изучен. Однако за последние 20 лет произошли существенные подвижки в изучении зелёной черепахи, и в 2007 году было доказано, что первые пять лет после своего рождения зелёные черепахи проводят в так называемых саргассовых «ложах», крупных свободно плавающих водорослевых образованиях.
В условиях отсутствия «лож», черепахи скорее всего проводят первые годы жизни вблизи пелагического апвеллинга вод. Характерной особенностью питания морских черепах на тот момент является хищный образ жизни, они питаются зоопланктоном и мелким нектоном, в то время как после данного этапа жизни практически все черепахи временно переходят на вегетарианскую диету.