La tortue est l'un des rares animaux à posséder à la fois un squelette interne et un squelette externe. L'endosquelette est composé d'os similaires à ceux d'autres mammifères, tandis que l'exosquelette est unique dans le règne animal. Une différence frappante est que les ceintures scapulaires des tortues résident à l'intérieur de leurs cages thoraciques.
Les carapaces de la plupart des tortues sont formées par la fusion d'os squelettiques et d'os dermiques, qui proviennent de l'intérieur de la peau. Chez la plupart des espèces, la colonne vertébrale fusionne avec la coquille. Une exception est la plus grande espèce du monde, la tortue luth. La colonne vertébrale de la tortue luth n'est pas attachée car cette tortue n'a pas de carapace dure. Au lieu de cela, son dos a une peau coriace qui contient de nombreux petits os. Cette adaptation permet à la tortue luth de plonger en toute sécurité à des profondeurs de 3 000 pieds.
Les scientifiques classent les sections de l'endosquelette de la tortue en un squelette axial, qui se compose de la colonne vertébrale et du crâne, et un squelette appendiculaire, qui comprend les ceintures pelvienne et pectorale, ainsi que l'humérus, le radius, le cubitus, les carpes , fémur, métacarpiens, tibia, tarse, métatarse, phalanges et péroné.
Contrairement aux amphibiens dont les squelettes contiennent de grandes quantités de cartilage, les squelettes de tortues sont principalement constitués d'os. Certains os de tortue contiennent de la moelle qui produit à la fois des globules rouges et des globules blancs.