龟甲的结构非常奇特，它实际上是直接从肋骨和椎骨进化而来的。 在整个生物圈中，除了海龟，没有其他生物具有类似的生理结构。本来这种情况在生物圈是很正常的，就像世界上没有其他生物有我们这样发达的大脑，每一种生物都会有自己的特殊特征来区别于其他生物。但不同的是，我们可以从化石和相关物种的状态推断出是什么导致了生物体进化出这些特殊特征。

  比如我们从古猿的化石中知道，因为古猿从树上生活变成了地上生活，并且长期双手使用工具，迫使古猿逐渐适应了 他们的腿，比树还宽。 升级可以处理更多的危机，结果我们的大脑变得更加被动地发展。这些出土的化石的变化可以有非常直观的变化。 首先是腿和膝关节越来越强壮，然后脑容量逐渐增加，几乎每个阶段的变化都可以在化石中找到。
在其他生物进化过程的研究中也可以找到相应的化石。 但是当涉及到海龟时，这种方法存在一个问题。按理说，龟壳这样重要的器官，不可能一蹴而就。 整个进化过程应该比较缓慢，每个阶段都有可能留下化石。然而与龟目有关的化石可以找到完整的甲壳。 直到三叠纪时期，龟类，原颚龟，已经携带了厚厚的龟甲，只是它们的四肢和头部不能凹进去。 龟甲之中，与现在的龟甲相同。事实上，只有海龟才会真正暴露自己的骨骼，这让科学家们很头疼。现在龟甲甲壳奇特的结构，让人觉得它是用来保护自己的，有让捕食者无法咬人的效果。
  因此科学家们一直在朝着这个方向进行研究。 他们认为，海龟最初的变化一定是为了保护自己。 只要他们研究他们居住的地方以及他们主要避开的捕食者，他们就可以弄清楚他们是如何进化出自己的甲壳的。 他们根据乌龟的生活方式、运动方式、呼吸习性以及流水型龟甲的结构判断龟的祖先属于水生生物，所以它们的龟甲很可能是一种逐渐进化的防御 以抵御水中的掠食者。