A dieta das tartarugas marinhas varia de acordo com a espécie e o tamanho. Alguns são generalistas que consomem peixes, medusas e crustáceos, enquanto outros se alimentam exclusivamente de uma única presa, como as esponjas. Enquanto as tartarugas marinhas adultas são vulneráveis apenas a grandes tubarões e predadores semelhantes, os ovos e os filhotes são comidos por uma grande variedade de predadores. Gaivotas, guaxinins, gambás, cães e caranguejos consomem ovos e tartarugas marinhas recém-nascidas.
As tartarugas marinhas cabeçudas têm cabeças muito grandes, que as ajudam a esmagar presas bem protegidas, como conchas e búzios. As tartarugas-de-couro, que são as maiores espécies de tartarugas marinhas do mundo, têm bicos afiados que as ajudam a pegar água-viva. As tartarugas marinhas verdes são herbívoros que consomem principalmente ervas marinhas e plantas relacionadas. No entanto, as tartarugas verdes jovens subsistem principalmente de pequenos animais, como crustáceos e hidrozoários. As tartarugas marinhas flatback e olive ridley são onívoros oportunistas que consomem uma variedade de plantas e animais. O Ridley de Kemp come caranguejos, peixes, geléias, camarões e moluscos.
Os tubarões-tigre são predadores bem documentados de tartarugas marinhas, embora outras espécies grandes também os consumam. Baleias assassinas foram documentadas capturando tartarugas marinhas de couro de grande porte. No entanto, os filhotes estão em maior risco. De acordo com o Sea World, os predadores comem aproximadamente 90 por cento dos ovos e filhotes em cada ninho de tartaruga marinha.
