Según la especie, una tortuga puede permanecer debajo del agua por horas, días, semanas o incluso meses. Durante la hibernación, las tortugas pintadas permanecen bajo el agua durante todo el invierno. Las tortugas que pasan mucho tiempo sumergidas han desarrollado medios especializados para capturar el oxígeno del agua circundante a través de branquias, células especiales o su piel.
Se sabe que algunas tortugas que necesitan salir a la superficie para tomar oxígeno retienen la respiración durante un tiempo considerablemente largo. Por ejemplo, la tortuga baula puede aguantar la respiración durante 7 horas seguidas. Por otro lado, la tortuga almizclera común ha eliminado su necesidad de resurgir al desarrollar células especiales en su lengua llamadas papilas que le permiten separar el oxígeno del agua mientras la tortuga está sumergida.
La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica declara que las tortugas marinas pueden permanecer bajo el agua durante dos horas sin respirar. Esto supone que el animal está en reposo y no está activo. Cuando está activa, una tortuga marina debe regresar a la superficie del océano cada pocos minutos. La tortuga baula es la más grande de todas las tortugas, capaz de alcanzar una longitud de 6 pies y un peso de 1,400 libras.