大多数脊椎动物都有一个灵活的胸腔，允许肺部在呼吸时扩张和收缩。海龟则不然，它们很久以前就用灵活的肋骨换取了固定的保护壳。不同种类的海龟进化出不同的方式将空气吸入肺部。海龟在与空气隔绝的情况下，如冬眠或留在水下时，也开发了间接获取氧气的方法。
在海龟中，肺位于甲壳下方和其他内部器官上方。肺的上表面与甲壳本身相连，而下部通过称为膈肌的结缔组织皮肤与内脏（心脏、肝脏、胃和肠道）相连。内脏本身也包含在附着在膈肌上的膜内。肌肉群有节奏地改变腹腔的体积。一组肌肉向上移动内脏，将空气推出肺部。然后其他肌肉收缩，将内脏拉离肺部，让肺部扩张并吸入空气。
当海龟四处走动时，它们前肢的运动促进了使肺部通风的抽吸和压缩作用。海龟只需将四肢向内拉，然后再向外伸展，就可以改变它的肺容积：经常可以看到漂浮在水面上的海龟移动它们的腿，这有助于它们呼吸。一只被拉回壳内的乌龟，它的肺部没有空间供空气。在这些和其他时候，海龟使用不同的策略来获取氧气。
呼吸的一种辅助手段是舌骨器，这是一种位于舌根的骨和软骨杆系统。升高和降低舌骨装置会导致乌龟的喉咙上升和下降，吸入空气。（除了促进通风之外，这种空气流动还可以让海龟更好地利用其嗅觉。）在高度水生的软壳龟中，喉咙内衬有手指状的皮肤突起，称为绒毛，富含血液。绒毛像鳃一样工作，排出二氧化碳并从水中吸收氧气。为了处理富氧水，软壳使用其舌骨装置在称为颊咽呼吸的过程中反复填充和清空喉咙。在水下时，软壳通常每分钟将水输入和输出约 16 次。在水下冬眠的海龟也通过喉咙内壁交换气体，每分钟循环数次喉咙内的水。许多海龟练习这种呼吸方法，有些海龟甚至通过泄殖腔吸入氧气。
海龟呼吸的许多细节仍然未知。然而，很清楚的是，不同种类的海龟进化出不同的方法来满足它们的氧气需求。通过进化，他们非常擅长获取这种必需气体。