Contemporâneas dos dinossauros, as tartarugas marinhas existem há pelo menos 110 milhões de anos. Pela sua formação frágil, nem parece que conseguiram sobreviver a todas as mudanças do clima no Planeta, em todo esse tempo. Mas a coexistência com os humanos é, certamente, uma das adaptações mais difíceis desses animais. O fóssil mais antigo conhecido foi encontrado no Brasil, em Santana do Cariri, na Chapada do Araripe. Este fóssil, batizado de Santanachelys gaffney, apresenta membros semelhantes aos das atuais tartarugas de água doce. Entretanto, a presença de uma grande cavidade orbital (espaço do crânio ocupado pelos olhos), semelhante à das tartarugas marinhas de hoje, leva a crer que aquele animal já possuía, logo atrás dos olhos, as glândulas de sal responsáveis pela excreção do excesso de sal ingerido durante a alimentação.
O surgimento dessas glândulas possivelmente aconteceu antes da adaptação dos membros em eficientes nadadeiras. Além de possibilitarem locomoção mais eficiente, na praia, as tartarugas usam as nadadeiras para cavar a areia e fazer o ninho.
Com a carapaça adaptada para menor, as tartarugas marinhas perderam a capacidade de ocultar a cabeça e os membros, como faziam seus ancestrais e como fazem até hoje as tartarugas de água doce e terrestres. Os quelônios, ordem que reúnem todos os tipos de tartarugas, surgiram há 220 milhões de anos.
