Dieta żółwi morskich różni się w zależności od gatunku i wielkości. Niektórzy są generalistami, którzy spożywają ryby, meduzy i skorupiaki, podczas gdy inne żywią się wyłącznie jedną ofiarą, taką jak gąbki. Podczas gdy dorosłe żółwie morskie są narażone tylko na duże rekiny i podobne drapieżniki, jaja i młode są spożywane przez wiele różnych drapieżników. Mewy, szopy, skunksy, psy i kraby zużywają jaja i nowo wyklute żółwie morskie.
Żółwie morskie kłusowników mają bardzo duże głowy, które pomagają im zmiażdżyć dobrze chronioną zdobycz, taką jak koncha i trąbiki. Cekopłoty, które są największym na świecie gatunkiem żółwi morskich, mają ostre dzioby, które pomagają im złapać meduzę. Zielone żółwie morskie są roślinożercami, które przede wszystkim trawą morską i roślin pokrewnych. Jednak młode zielone żółwie morskie żyją głównie na małych zwierzętach, takich jak skorupiaki i hydrozoidy. Żółwie morskie Flatback i Olive Ridley są oportunistycznymi zwierzętami, które konsumują różnorodne rośliny i zwierzęta. Kudłaty Kemp jedzą kraby, ryby, galaretki, krewetki i mięczaki.
Żarłacze tygrysie to dobrze udokumentowane drapieżniki żółwi morskich, chociaż inne duże gatunki również je konsumują. Zabójcze wieloryby zostały udokumentowane w łowach dużych morskich żółwi skórzastych. Niemniej jednak pisklęta są najbardziej zagrożone. Według Sea World drapieżniki zjadają około 90 procent jaj i młodych w każdym z gniazd żółwi morskich.
