W związku ze sztywną budową pancerza, brak jest u żółwi „klasycznej" klatki piersiowej z elastycznymi żebrami. Wykształcił się więc specyficzny sposób oddychania. Obalony został panujący do niedawna pogląd, że główną rolę spełnia tłoczące działanie gardzieli, dodatkowo wspomagane ruchami kończyn. Dziś wiadomo, że żółwie oddychają dzięki specjalnym mięśniom, odpowiadają- cym przeponie u innych zwierząt. Kurcze i rozkurczę tych mięśni powodują zmiany ciśnienia w płucach i w efekcie umożliwiają wciąganie i wypychanie powietrza. Obszerne i gąbczaste płuca żółwi mają w porównaniu z innymi gadami bardziej skomplikowaną budowę, a u niektórych gatunków przypominają płuca ssaków. Skóra żółwi nieprzepuszczalna dla wody, nie uczestniczy też w wymianie gazowej. W przeciwieństwie do płazów, żółwie — jak i inne gady — oddychają wyłącznie płucami. Wyjątkiem są wodne żółwie miękkoskoru- powe, które zdolne są do pobierania przez skórę tlenu rozpuszczonego w wo- dzie. Tą drogą dociera do organizmu żółwi aż 70% tlenu. Inne, ziemnowodne gatunki, potrafią czerpać tlen z wody poprzez silnie unaczynioną błonę ślu- zową jamy gębowej i kloaki. Z dobrze rozwiniętym układem oddechowym wiąże się też — o wiele doskonalszy niż u płazów — układ krwionośny, zapewniający prawie cał- kowity rozdział krwi. W sercu żółwi znajdują się dwa przedsionki i jedna częściowo podzielona komora. Pewną pierwotnością budowy jest zjawisko mieszania się krwi utlenionej i odtlenionej w dużych naczyniach krwionoś- nych, mimo iż w sercu następuje dość dokładne jej rozdzielenie. Pomimo zaawansowanego rozwoju układu nerwowego, jest on jeszcze dość prymitywny w stosunku do ptaków i ssaków (niezbyt duży mózg o gład- kich półkulach i niewielki rdzeń kręgowy). Natomiast tkanka nerwowa — jak u wszystkich niżej zorganizowanych zwierząt charakteryzuje się znaczną od- pornością np. na brak tlenu. Żółw przeżywa w atmosferze czystego azotu co najmniej 2 godziny, podczas gdy rekord wynosi 33 godziny. Przewody moczowe i płciowe żółwi uchodzą do tzw. kloaki czyli ste- ku. Jest to rozszerzony końcowy odcinek jelita grubego, zakończony wąską szparą u nasady ogona. Poza czynnościami wydalniczymi, kloaka spełnia u żółwi także inne funkcje. Tutaj następuje ostateczne odciągnięcie wody z wydalin. W kloace także znajdują się ujścia — występujących u niektórych gatunków — tzw. pęcherzy analnych, służących do magazynowania wo- dy. Do kloaki uchodzą jajowody lub nasieniowody. Tu znajdują się też dob- rze wykształcone narządy płciowe. Samce żółwi posiadają nieparzysty organ kopulacyjny, który w trakcie zapłodnienia uwypukla się na zewnątrz kloaki. Nerki żółwi są parzyste. Ich kształt odpowiada kształtowi tylnej części pancerza. W nerkach zachodzi podstawowa resorbcja wody i powstaje właś- ciwy mocz. Im oszczędniejszą gospodarkę wodną prowadzi organizm żół- wia, tym mocz jest bardziej skondensowany, aż do postaci krystalicznej u ga- tunków pustynnych. Mocz żółwi lądowych ma postać półpłynnej, galareto- watej substancji o biało-żółtym kolorze, przypominającej ścięte białko jaja. Żółwie żyjące w środowisku wodnym, wydalają mocz w rozcieńczonej for- mie. Problemem żółwi morskich jest nadmiar soli w organizmie. Sól wnika poprzez pokrycie ciała dostaje się też razem z wypijaną wodą morską. Stężo- na solanka wydalana jest przez gruczoły łzowe. Stąd „żółwie łzy" uważane kiedyś za łzy bólu samic składających jaja.