Proces rozmnażania żółwia rozpoczyna się kilka tygodni przed sezonem gniazdowania. Dwóch lub więcej mężczyzn może jednocześnie sądzić samicę. Kopulują w wodzie; kilka tygodni później kobieta pojawia się na plaży w nocy, aby położyć i zakopać od 50 do 200 jaj w piasku. Kobiety gniazdują co dwa lub trzy lata i mogą w każdym sezonie liczyć do dziewięciu sprzęgieł.
Żeńskie żółwie morskie często wychodzą same podczas przypływu, aby złożyć jaja. Za pomocą przednich płetw wykopują dół ciała, a następnie tworzą jamę jajową za pomocą tylnych płetw. Jaja są otoczone grubym, czystym śluzem, który pomaga chronić je. Samice grzebią jajka, aby je zmoczyć, ukryć przed drapieżnikami i utrzymać odpowiednią temperaturę. Cały proces może zająć ponad dwie godziny, po czym samice wracają do wody.
Żółwie morskie osiągają dojrzałość płciową, kiedy osiągają pewien rozmiar, chociaż niektóre gatunki nadal rosną. Dokładna wielkość pancerza zależy od gatunku, a jastrzębie sięgają 37 cali. Wiek również zmienia się dramatycznie w zależności od gatunku; jastrzębie mogą osiągnąć dojrzałość płciową już od trzech lat, podczas gdy zielone żółwie morskie mogą trwać nawet 50 lat.
