Со времён триаса эволюция этих животных шла по отдельному пути, поэтому они значительно отличаются от других черепах. Панцирь их не связан со скелетом и состоит из маленьких костных пластинок, соединённых между собой, наиболее крупные из которых формируют продольные гребни. Роговых щитков нет, панцирь покрыт плотной кожей, возможно, образованной сросшимися роговыми щитками. Средняя плотность тела примерно совпадает с плотностью морской воды.
Кожистая черепаха питается медузами, гребневиками, ракообразными, головоногими моллюсками, трепангами, молодью рыб. Она распространена во всех тропических морях, иногда заплывает в воды умеренных и даже северных широт — может жить севернее других видов благодаря тому, что поддерживает более высокую температуру, но для этого ей необходимо постоянно питаться. Мясо съедобно, хотя известны случаи отравления им (вероятно, из-за неопасных для черепахи токсинов, полученных ею с пищей.
В течение года самки кожистых черепах откладывают яйца 3–4 раза, на берег выходят только ночью. Они роют целые колодцы, глубина которых достигает 100–120 см. Опустив в этот колодец заднюю часть тела, самка откладывает две группы яиц — обычные и мелкие (стерильные) . Засыпав гнездо, самка плотно утрамбовывает песок ластами. Мелкие яйца при этом лопаются, увеличивая гнездовое пространство. Черепашата, выбравшись из гнезда, ползут по песку, вращая ластами, как при плавании.
