Mózg żółwi jest mały, ale dobrze rozwinięty. Nie można mówić o ich wielkiej inteligencji, potrafią jednak rozróżniać kolory (np. czerwony) i za- pamiętywać nieskomplikowane kształty i formy geometryczne, tak, że można żółwie w minimalnym stopniu tresować, przyzwyczajając do prostych skoja- rzeń: np. wstawienia miseczki z podaniem karmy czy ręki człowieka z kąpie- lą. Oczy żółwi są dobrze wykształcone. Posiadają aż trzy powieki, co cza- sem sprawia wrażenie jakby zwierzę otwierało i zamykało oczy na raty. Wzrok jest u żółwi zmysłem dominującym. Żółwie widzą pewien zakres światła podczerwonego, a badania wykazały iż są w stanie dostrzec różnice w grubości linii rzędu 0,1 mm. Dobrze rozwinięte są również ośrodki węcho- wo-smakowe. Bodźce węchowe docierają poprzez jamę nosową. Właściwym organem powonienia jest narząd Jacobsona. U żółwi jest on rozwinięty nieco słabiej niż u węży i jaszczurek, mimo to potrafią już z daleka zwęszyć samicę czy ulubiony pokarm. Ucho służy jako narząd słuchu, także równowagi. Ośrodek słuchu jest dobrze wykształcony, mimo to żółwie są w zasadzie głuche. Jest to głucho- ta ośrodkowa, polegająca na niemożności kojarzenia odbieranych dźwię- ków. Ten niedostatek jest zrekompensowany niezwykłą wrażliwością na wi- bracje przenoszone np. poprzez grunt. Są one przekazywane za pośredni- ctwem kości szczęk do ucha wewnętrznego. W ten sposób żółwie są w stanie rejestrować fale dźwiękowe o częstotliwości kilkuset herców na sekundę, nie- słyszalne dla człowieka.