El proceso de reproducción de la tortuga comienza un par de semanas antes de la temporada de anidación. Dos o más hombres pueden cortejar a una mujer al mismo tiempo. Ellos copulan en el agua; Unas semanas más tarde, la hembra emerge a la playa por la noche para poner y enterrar entre 50 y 200 huevos en la arena. Las hembras anidan cada dos o tres años y pueden depositar hasta nueve garras en cada temporada.
Las tortugas marinas hembras a menudo emergen solas durante la marea alta para poner sus huevos. Usando sus aletas delanteras, cavan un foso para el cuerpo y luego crean una cavidad de huevo con sus aletas traseras. Los huevos están rodeados por un moco espeso y claro que ayuda a protegerlos. Las hembras entierran sus huevos para mantenerlos húmedos, los esconden de los depredadores y mantienen la temperatura correcta. Todo el proceso puede durar más de dos horas, después de lo cual las hembras regresan al agua.
Las tortugas marinas alcanzan la madurez sexual cuando alcanzan cierto tamaño, aunque algunas especies continúan creciendo. El tamaño exacto del caparazón varía según la especie, con las tortugas carey alcanzando hasta 37 pulgadas. La edad también varía dramáticamente entre las especies; Las tortugas carey pueden alcanzar la madurez sexual desde los tres años, mientras que las tortugas marinas verdes pueden demorar hasta 50 años.