Отличительной особенностью всех черепах является панцирь, из которого могут выдвигаться наружу только голова, шея, конечности и хвост. Панцирь состоит из двух соединенных между собой щитов. Щиты могут соединятся как неподвижно, при помощи костных перемычек, так и свободно, при помощи сухожильной связки. Верхний щит, защищающий спину и бока, носит название карапакс. Нижний – пластрон, прикрывает живот. Для фиксирования рёбра, позвонки, тазовый и плечевой пояс срастаются с панцирем. Основа панциря костная, но сверху он покрыт роговыми щитками. Большая прочность панциря отчасти обеспечивается тем, что границы между внутренними костными пластинками и наружными щитками не совпадают. Панцирь настолько прочен, что может выдержать тяжесть, в 200 раз превышающую вес владельца.
Названия щитков панциря

Карапакс: 1 - загривковый 2 - краевые шейные 3 - краевые передних конечностей 4 - краевые боковые 5 - краевые задних конечностей 6 - надхвостные 7 - реберные8 - позвоночные
Пластрон:1 - межгорловой 2 - горловой 3 - плечевой 4 - грудной 5 - брюшной 6 - бедренный 7 - заднепроходной (анальный) 8 - подмышечный 9 - паховый

Форма панциря зависит от среды обитания черепахи. У одного и того же вида черепах в разных условиях может быть разное строение панцирей. Для морских черепах характерна уплощенная форма панциря. Пластрон этих черепах бывает частично редуцирован или расчленён на взаимоподвижные части, что увеличивает свободу движения ног, головы и хвоста. У сухопутных черепах панцирь высокий, куполообразный, часто бугорчатый.
Голова расположена на длинной подвижной шее и обычно может втягиваться под панцирь. Особое строение разных по форме шейных позвонков обеспечивает большую подвижность шеи - когда черепаха прячет голову под панцирь, шея изгибается в вертикальной плоскости (скрытошейный тип) или в горизонтальной - вбок (бокошейный тип). Мускулатура конечностей развита очень сильно, а туловищная, напротив, почти исчезла. Голова довольно массивная, покрыта плотным роговым «чехлом», образующим острые режущие края по кромке беззубых челюстей. Глаза расположены по бокам головы и прикрыты подвижными веками. Ноздри находятся на переднем конце головы и сообщаются с ротовой полостью через так называемые внутренние ноздри — хоаны. В ротовой полости черепахи помещается толстый мясистый язык; широкая глотка ведет в пищевод, который постепенно переходит в длинный толстостенный желудок, отделенный от кишечника кольцевым валиком. У черепах большая двухлопастная печень и желчный пузырь. Слепая кишка отсутствует.

Дыхание осуществляется путем «заглатывания» воздуха при помощи колебаний подъязычного аппарата. Специальные мышцы оттягивают внутренние органы назад, позволяя легким заполниться воздухом; затем другие мускулы осуществляют обратный процесс, сжимая легкие. Кроме того, вентиляция легких происходит при втягивании и выдвигании конечностей. У водных черепах имеется дополнительное водное дыхание через богатые кровеносными сосудами выросты глотки и анальные пузыри. У мягких черепах имеется кожное дыхание (редкое явление у пресмыкающихся). Некоторые водные виды способны поглощать кислород также через слизистую оболочку глотки.
Кожа на выступающих из панциря частях тела черепах сухая, лишенная желез. Как и у других пресмыкающихся, поверхностные слои эпидермиса ороговевают. Утолщения рогового слоя образуют роговые чешуи, соединенные друг с другом участками более тонкого рогового слоя.
Кровеносная система замкнутая, два круга кровообращения. Сердце трехкамерное, состоит из двух предсердий и желудочка с неполной перегородкой. Предсердия сообщаются с желудочком через двураздельный канал. От правой части желудочка, содержащей венозную кровь, отходит легочная артерия, от середины желудочка (где кровь смешанная) - левая дуга аорты, из левой части желудочка (содержащей артериальную кровь) - правая дуга аорты. Правая и левая дуги аорты обходят пищевод и, сходясь на спинной стороне тела, образуют спинную аорту, идущую назад вдоль позвоночника. В спинной аорте кровь смешанная.

Из органов чувств у черепах хорошо развито обоняние и зрение. На близком расстоянии черепахи хорошо различают запахи. Глаза у черепах развиты достаточно хорошо, зрачок всегда круглый. Черепахи могут распознавать цвета и контуры. В противоположность зрению слух развит слабо, барабанная перепонка у наземных форм толстая, а у морских черепах слуховой проход замкнут сильно утолщенной кожей. Известно, что черепахи чутко воспринимают вибрации, передающиеся через почву. Чувствительностью обладает и карапакс. Например, гигантская черепаха ощущает даже давление соломинки, которой проводят по ее массивному панцирю.
Спинной мозг черепах имеет значительную толщину и вес. Головной мозг, напротив, развит очень слабо и составляет меньше тысячной доли веса тела. Мозг состоит из переднего, среднего, промежуточного, продолговатого мозга и мозжечка.Передний мозг представлен большими полушариями с отходящими от него обонятельными долями. Промежуточный мозг спереди прикрыт передним, а сзади средним мозгом. В нем находится теменной орган, который служит регистрирующим рецептором сезонных изменений светового режима. Уплотненный и прозрачный передний отдел теменного органа напоминает хрусталик глаза, а его бокаловидная часть снабжена пигментными и чувствующими клетками. На нижней стороне промежуточного мозга имеется воронка, к которой прилегает гипофиз. В низу расположены зрительные нервы. В состав среднего мозга входят зрительные доли. Мозжечок развивается в виде полукруглой складки, которая прикрывает переднюю часть продолговатого мозга. Мозжечок у рептилий крупный, что отвечает за хорошую координацию движений. Продолговатый мозг отвечает за безусловно-рефлекторною двигательную активность и основные вегетативные функции - дыхание, кровообращение, пищеварение и др.

Рацион черепах весьма разнообразен. Сухопутные виды предпочитают зеленую растительность, плоды, изредка мелких животных. Пресноводные черепахи, наоборот, в большинстве своем питаются мелкими моллюсками, членистоногими, рыбами, поедая растительность в небольших количествах. Среди морских черепах преобладают растительноядные формы, но некоторые предпочитают животную пищу.
Размножение черепах протекает однотипно. После спаривания, совершаемого в большинстве случаев на суше, самки откладывают яйца в кувшинообразную ямку, которую они выкапывают задними ногами. Затем ямка засыпается и утрамбовывается сверху ударами пластрона.
Яйца черепах овальные или круглые, белые или почти белые, покрыты твердой известковой скорлупой. Лишь у морских и некоторых бокошейных черепах яйца покрыты мягкой кожистой оболочкой. Обычно в год бывает одна кладка, но у некоторых морских черепах их число достигает семи за один сезон размножения. Яиц в кладке в зависимости от вида от одного до 200.
Новорожденные черепахи несут на брюхе желточный мешок и нередко проводят до полугода в спячке, выходя на поверхность лишь на следующую весну после рождения. Черепашата пробивают скорлупу с помощью заострённого нароста на морде, который вскоре отпадает.
Период инкубации и вылупления — самый опасный в жизни черепах; в это время многочисленные враги лакомятся их вкусными яйцами и еще мягкотелыми детенышами. Млекопитающие выкапывают кладки, а морские птицы хватают только что вылупившихся черепашек, когда те спешат по берегу к воде. Попав в воду, малыши становятся добычей прожорливых рыб. В зависимости от вида для затвердения панциря требуется разное время, но, как правило, не менее нескольких месяцев. После этого черепахи становятся относительно недоступными для хищников.
Рост черепах происходит в течение всей жизни, лишь постепенно замедляясь. Долголетие черепах значительно — многие виды доживают до ста и более лет.
Черепахи ведут свое происхождение от пермских котилозавров и наибольшего расцвета достигали в мезозойскую эру. Из 26 семейств лишь 12 дожило до наших дней. Известно множество ископаемых черепах, среди которых самой крупной была миолания, длиной около 5 м. В настоящее время насчитывают около 230 видов современных черепах, группируемых в 12 семейств.