Chế độ ăn uống của rùa biển khác nhau tùy theo loài và kích thước. Một số loài nói chung ăn cá, sứa và động vật giáp xác, trong khi những loài khác chỉ ăn một con mồi duy nhất, chẳng hạn như bọt biển. Trong khi rùa biển trưởng thành chỉ dễ bị tổn thương trước cá mập lớn và những kẻ săn mồi tương tự, thì trứng và con non lại bị rất nhiều loài săn mồi ăn thịt. Mòng biển, gấu trúc, chồn hôi, chó và cua ăn trứng và rùa biển mới nở.
Rùa biển Loggerhead có đầu rất lớn, giúp chúng nghiền nát những con mồi được bảo vệ tốt, chẳng hạn như ốc xà cừ và con vằn. Rùa luýt, là loài rùa biển lớn nhất thế giới, có chiếc mỏ sắc nhọn giúp chúng bắt sứa. Rùa biển xanh là động vật ăn cỏ chủ yếu ăn cỏ biển và các loài thực vật có liên quan. Tuy nhiên, rùa biển xanh non chủ yếu dựa vào các động vật nhỏ, chẳng hạn như động vật giáp xác và thủy sinh. Rùa biển dẹt và rùa biển ô liu là những loài ăn tạp cơ hội tiêu thụ nhiều loại thực vật và động vật. Kemp's ridley ăn cua, cá, thạch, tôm và động vật thân mềm.
Cá mập hổ là loài săn mồi được ghi nhận rõ ràng của rùa biển, mặc dù các loài lớn khác cũng tiêu thụ chúng. Cá voi sát thủ đã được ghi nhận đã bắt được những con rùa biển lớn. Tuy nhiên, những con non có nguy cơ cao nhất. Theo Sea World, những kẻ săn mồi ăn khoảng 90% số trứng và con non trong mỗi ổ rùa biển.
