Deniz kaplumbağalarının beslenmesi tür ve boyuta göre değişir. Bazıları balık, denizanası ve kabukluları tüketen, bazıları ise sünger gibi tek bir avla beslenen genelcilerdir. Yetişkin deniz kaplumbağaları sadece büyük köpekbalıklarına ve benzeri avcılara karşı savunmasız olsa da, yumurtalar ve gençler çok çeşitli avcı tarafından yenir. Martılar, rakunlar, kokarcalar, köpekler ve yengeçler yumurta ve yeni yumurtadan çıkan deniz kaplumbağalarını tüketir.
Deniz kaplumbağası deniz kaplumbağalarının, deniz kabuğu ve balina gibi iyi korunan avlarını ezmelerine yardımcı olan çok büyük kafaları vardır. Dünyanın en büyük deniz kaplumbağası türü olan deri sırtlı denizanası, denizanası yakalamalarına yardımcı olan keskin gagalara sahiptir. Yeşil deniz kaplumbağaları, öncelikle deniz otlarını ve ilgili bitkileri tüketen otçullardır. Bununla birlikte, genç yeşil deniz kaplumbağaları, kabuklular ve hidrozoanlar gibi küçük hayvanlara dayanır. Flatback ve olive ridley deniz kaplumbağaları, çeşitli bitki ve hayvanları tüketen fırsatçı omnivorlardır. Kemp'in sırtında yengeçler, balıklar, jöleler, karidesler ve yumuşakçalar yer.
Kaplan köpekbalıkları iyi belgelenmiş deniz kaplumbağalarının avcılarıdır, ancak diğer büyük türler de onları tüketmektedir. Katil balinaların, deriden yapılmış büyük deniz kaplumbağalarını yakaladığı belgelenmiştir. Bununla birlikte, yavrular en büyük risk altındadır. Deniz Dünyası'na göre, avcılar her deniz kaplumbağası yuvasında yumurtaların ve gençlerin yaklaşık yüzde 90'ını yerler.
