螺祖龟是一种小型爬行动物，体长20cm，肋骨明显变大变平。与其他龟类化石不同，螺祖龟的化石没有外壳，因此它很可能是蜥蜴、爬行动物和海龟之间的一种过渡形式。

骨架类似于一些蜥蜴，比如正南龙。它们都有巨大的T形肋骨，细长的椎骨和相当圆的体形，两个物种都是陆生动物，擅长挖掘。科学家们现在认为肋骨增大是两种生活方式的结果，这使挖掘活动具有更高的稳定性。早在1892年，人们就推测正南龙是海龟的祖先。这是目前共识的一部分，即正南龙已经具备了龟的典型呼吸机制，这是更硬的胸部导致的适应之一。此外螺祖龟的头骨显示了其他底辟爬行动物的一些典型特征，这表明龟确实更接近现代蜥蜴和蛇。
长期以来，已知最古老的海龟化石是Santanachelys gaffneyi，这种化石是1988年在巴西东部发现并描述的，可以追溯到白垩纪早期。这是一只小海龟，大约20厘米长，只有部分形成的鳍状肢，但它已经适应了海洋环境中的生活。这只早期海龟的头骨上有一个很大的空间，这是海龟的典型特征。这些地方有盐腺，这使得海龟能够在高盐度的海水中生存。它的外壳已经显示出典型的肋骨间不完全骨化，这在现代龟中也可以看到。海龟的壳比陆栖海龟高大的圆顶和结实的壳要平得多，也不那么坚硬。
这种早期的海龟后来进化成了四个海龟谱系，其中只有两个存活至今:卷叶龟科和皮肤癣菌科。在已经灭绝的大角龟科和原龟科中，有一些海龟曾经是海洋中最大的，包括著名的古海龟(Archelon ischyrios)。古龟太大了，全长4.6米，头长达1米，长着巨大的钩状喙。和现代海龟一样，古代海龟没有牙齿，只有巨大而有力的下颚。但6500万年前的小行星撞击地球，极大地改变了全球气候，不仅杀死了恐龙，也让古龟消失了。