终生栖息水中。而海龟在海中的分布与水深有密切关系，大多集中於0-50米深的水域。根据研究发现，海龟於海域中的分布主要是在靠近洋流边缘且接近岸边的水域，於洋流主轴中的并不多。另外海龟本身的摄食习性、产卵活动亦会影响海龟的分布。海水的温度及深度也是影响的环境因子，海龟会选择靠近岸侧，水温较高，水深较浅的大陆棚海域，且此处的食物亦较充足。
世界
原产地：安哥拉、安圭拉岛、安提瓜和巴布达、澳大利亚、巴林、孟加拉共和国、巴巴多斯岛、伯利兹、巴西、英属印度洋领地、中国、圣诞岛、科科斯（基林）群岛、哥伦比亚、科摩罗、库克群岛、哥斯达黎加、古巴、塞浦路斯、多米尼加共和国、厄瓜多尔、埃及、赤道几内亚（比奥科岛）、厄立特里亚、斐济、法属圭亚那、法属玻利尼西亚、格林纳达、关岛、几内亚、几内亚比绍共和国、圭亚那、海地、印度、印度尼西亚、伊朗伊斯兰共和国、牙买加、日本、肯尼亚、基里巴斯、科威特、马达加斯加岛、马来西亚、马尔代夫、马绍尔群岛、马提尼克岛、毛利塔尼亚、马约特岛、墨西哥、密克罗尼西亚、莫桑比克、缅甸、荷属安的列斯群岛、新喀里多尼亚、新西兰、尼加拉瓜、纽埃岛、北马里亚纳群岛、阿曼、巴基斯坦、帕劳群岛、巴拿马、巴布亚新几内亚、秘鲁、菲律宾、波多黎各、阿森松、圣克里斯托弗和尼维斯岛、圣卢西亚岛、圣文森特和格林纳丁斯、圣多美和普林西比民主共和国、沙特阿拉伯、塞内加尔、塞舌尔、塞拉利昂、所罗门群岛、索马里、斯里兰卡、苏里南、坦桑尼亚联合共和国、泰国、东帝汶、托克劳群岛、汤加、特立尼达和多巴哥、土耳其、特克斯和凯科斯群岛、图瓦卢、阿拉伯联合酋长国、瓦努阿图、委内瑞拉、越南、维尔京群岛、也门。
可能灭绝：以色列；区域性灭绝：开曼群岛、毛里求斯。重新回归：百慕大。
中国
绿海龟在中国江苏、浙江、福建、台湾、广东等地的沿海地带都有分布，尤以南海为多，但产卵场所只有福建西部和广东东部的沿岸和岛屿。
绿海龟是体型最大的硬壳海龟之一。因其身上的脂肪为绿色而得名。它的身体庞大，体长80-150厘米，体重65-136千克。最大的背甲长可达153厘米，体重250千克。外被扁圆形的甲壳，只有头和四肢露在壳外，头部略呈三角形，前额长有鳞片，仅一对，为暗褐色；缩头时会被卡住，因此无法把头完全缩进壳里。两颊黄色，颈部深灰色。
吻部短圆，上颚前端不呈钩曲，其角质的内表面有两条垂直的角嵴；下颚略向上钩曲，颚缘具强锯齿，咀嚼面有一由短的尖齿突连接而成的中嵴。头背具对称大鳞片，前额鳞1对。背甲呈心形，盾片平铺镶嵌排列；颈盾短而宽，与相邻缘盾并列；椎盾5枚，第一枚呈扇形，第二至第四枚呈六边形，第五枚呈梯形；肋盾4对，第一对肋盾不与颈盾相接；每侧有缘盾11枚。腹甲平坦，前、后缘圆弧形，前部有1枚三角形的间喉盾，其它各盾片均沿腹中线整齐对称紧密排列；腹盾缝>肛盾缝>胸盾缝>肱盾缝>喉间盾。每侧有4枚下缘盾；腋，胯部各具若干枚小盾片。四肢桨状，覆以大鳞；前肢长于后肢，内侧各具1爪，雄性前肢的爪强大而弯曲成钩状。尾短，雄性尾长达310毫米，为其甲长的1/3。
头及四肢棕褐色。背腹扁平，茶褐色或暗绿色，上有黄斑，盾片镶嵌排列，具由中央向四周放射的斑纹，色泽调和而美丽。中央有椎盾5枚，左右各有棕黑色、略有斑驳花纹的盾板4片，周围每侧还有缘盾7枚。腹甲呈黄色。四肢特化成鳍状的桡足，可以像船桨一样在水中灵活地划水游泳。前肢浅褐色，边缘黄白色，后肢比前肢颜色略深。内侧指趾各有一爪，前肢的爪大而弯曲，呈钩状。雄性尾较长，相当于其体长的二分之一。雌性尾较短。尾部的脊骨经盐酸处理后，可以隐约看出生长年轮。
刚孵化的幼龟，背甲棕黑色，具3棱，脊棱明显，其色较浅，侧棱较弱。腹甲黄白色，两腹侧各具一条明显的纵棱；脐孔位于腹盾和股盾间缝的中央部。
绿海龟为大型洄游性海龟，会在固定的区域觅食，并在另一处产卵。以海藻为主食，偶尔也吃软体动物、节肢动物或鱼类。常在长满海藻的浅海域摄食，幼龟偏肉食性，长大后变为杂食，是海龟里唯一摄食较多海藻的种类，也是唯一会上岸晒太阳的种类。
绿海龟是用肺来进行呼吸的，但胸部不能活动，是一种吞气式的呼吸方式，每隔一段时间便要将头伸出海面来呼吸。但也可以比较长时间地在水下生活，因为它还有一种具特异呼吸功能的肛囊，即直肠两侧的一对薄囊，在肛囊袋的壁上密布着许多微血管。当绿海龟在海中栖息时，能有节奏地收缩着肛门周围的肌肉，使海水在肛门、直肠和肛囊间进出，此时微细血管内的红细胞即可从海水中摄取氧气，不必把头伸出水面进行呼吸了。夜晚绿海龟就躺浮在海面上睡觉，暂时停止肛囊的呼吸作用，而改用肺来呼吸。
绿海龟广泛分布在热带及亚热带海域中，即约南北纬度20℃等温线之间的海域，并在水温逾25℃的沙滩上产卵。由于它用肺呼吸，于海中的潜水深度极限约一、两百米。绿海龟的主食为海中的海草与大型海藻，因此体内脂肪累积了许多绿色色素，呈现淡绿色，也因而得名。
在南中国海附近海域，绿海龟的交配期约为每年3、4月间，而产卵季则约为每年5月至10月之间，以7、8月为产卵的高峰期。绿海龟由于生性胆怯，所以常产卵於人烟罕至的沙滩上，当海龟的栖息地受的破坏或开发做其他的用途时，它也会放弃这块栖息地，重新找寻新的居所。
成熟的绿海龟常年遨游于海洋之中，可是一到繁殖季节，即使远在千里之外，产卵季前，公龟和母龟会从其觅食栖地回游到出生的地点，在海岸、海岛的周围水域中或陆地上交配。此时雄性和雌性活动频繁，相互追逐，选择配偶。雄性用前肢爪钩住雌性的背甲，将其交接器插入雌性的泄殖腔中，交配的时间可达3-4个小时之久。常可见数头公龟争相与一头母龟交配，母龟在交配后，会将各公龟的精子储存起来，等到卵子成熟，再分批受精，因此母龟在一个产卵季中，会有多次上岸产卵的行为。一旦交配期结束，公龟即自行返回觅食海域。但并非每年都进行交配产卵，研究显示，平均约隔2到9年才会进行回游，交配，产卵间隔的长短会受到环境因素如气候、食物、温度等之影响，母龟的生理状况也会影响到自身的生殖周期；因此，每年上岸产卵的母龟数量变化很大，并无一定的周期性。
成熟母绿海龟多半在人烟罕至的沙滩上产卵。它们对栖息地的忠诚度很高，在认定栖息地之后，无论离开多远，绝大部分绿海龟会回到原来的栖地进行繁衍。但是，如果产卵栖息地遭到严重破坏或改变时，如：多次尝试后仍然无法顺利掘洞、上岸屡次受到严重干扰或有阻碍物挡隔而无法上岸，都会使绿海龟被迫放弃原先的产卵沙滩，重新找寻更适合的繁殖地域。
雌性多于夜晚在坡度小，沙质松散均匀，便于爬行和挖掘的海岸登陆，直至高潮线以上的灌木林边缘，用后肢挖掘一个坑口为20×20厘米、深50厘米的洞穴产卵。产下的卵为数十个到百余个不等，卵的直径为41-43毫米，白色，形状很像乒乓球，卵壳坚韧而富有弹性，不易破损。随卵还排出粘液，形成保护层，对于防止水分蒸发，保证胚胎正常发育都有重要作用。绿海龟产卵的时期在各地区均有不同，每头母龟一季会上岸产下1到9窝卵，平均约为4窝卵。
在经过了50天左右的孵化期后，小绿海龟就会破壳而出。孵化中的稚龟包覆在柔软且具有韧性的蛋壳中，上面有许多不定型的蛋孔，是与外界交换气体和吸收孵化期间所需水分的重要结构，因此，稚龟孵化状况会受到卵窝位置与沙滩降雨量的影响。和多数其他爬虫类动物相似，绿海龟的性别取决于龟卵孵化期第3至5周（即孵化期的中段，称为性别决定期）的沙温。
研究资料显示，绿海龟的中枢温度（即卵窝产生50%雄性与50%雌性时的温度；Pivotal temperature）虽因地区的不同而有所差异，但通常介于28.0-30.3℃之间，当性别决定期温度高于中枢温度时，孵化出的均为雌龟，当温度低于中枢温度时，孵化出的均为雄龟，而介于中枢温度间的沙温，则会孵化出性别比例接近的稚龟。
绿海龟在水温达25℃时，才会上岸产卵。因此，在中国台湾，每年的3、4月时绿海龟会洄游到产卵地附近进行交配，在端午节前後，也就是国历5、6月时，绿海龟开始上岸产卵，直到7、8月上岸产卵量达到高峰。绿海龟习性非常温和，即不攻击人、也无牙伤人，相反的，绿海龟都在在无人、无光时才上岸产卵。上岸的绿海龟会爬至草堆中挖个大洞，将身体隐入洞中，让天敌不易发。之後，绿海龟必须花上2小时，以後鳍挖出产卵洞，再花莫约15分钟产出百来个卵，此时产卵的母龟会呈现半昏迷状态。产完卵後，会以後鳍播沙将产卵洞盖起，再继续以前鳍将播土覆盖整个大洞。根据台湾绿海龟的研究，平均每一只龟可以产出3到5窝卵。
沙中的卵大约过50天后会孵出小龟，小龟孵化前，上覆的沙土会产生洞状下陷，表示不久後绿海龟就会孵化。绿海龟都在清晨三四点时爬出，绿海龟的孵化率约为6成，孵出的稚龟成堆往向外跑，颇为壮观。刚孵出的绿海龟，背皮还未硬化，从沙滩到下海的6、7天内，会有许多动物吃它，全球只有一种鸟类以龟为食，在台湾并没有这种鸟。在台湾，幼龟的天敌主要是臭青公蛇、赤背松柏根蛇、沙蟹。下海后，小龟还要躲避肉食鱼类的掠食。绿海龟需要花25年以上才能发育成熟，成熟後的成龟会再回游至出生地附近产卵。然而，海龟的存活率很低，每孵化的1000只稚龟中，只有一只能成熟。
刚孵出的稚龟，背甲直线长约四到五厘米之间，差不多是成人的掌心长度。背甲主要是黑色，腹部背甲边缘和鳍缘是白色。同一窝的小绿海龟多半会在同一时间内爬出卵窝（称为脱出），脱壳而出的稚龟，约需3到7天的时间才能爬出卵窝。避敌天性使然，稚龟通常会在夏天夜晚沙温较低时，才会爬出地面，向著较为明亮的大海匍匐前行。在到达海边时，便借着向浪性，顺著海浪的声音，冲进浪花里，奋力向外海游出。可以不停向外游上24小时，以减少被天敌捕食的机会。
在稚龟回到大海再到长大成为二、三十厘米的幼龟之间，因没有人在近海或海边看过它们，过往科技不够发达时，并不能真正找到它们生活地点，所以都用“迷失的岁月”来形容这段人类看不见的幼年期生活史。随着航海及海洋探测的技术大为进步，有证据显示，稚龟似乎在躲藏在大洋上漂流的马尾藻团之下，过着以浮游生物为食的浮游性生活。但仍无法确定稚龟是怎样到达马尾藻团；也许是顺著近岸洋流飘游抵达，至今仍无法有很确切地了解小龟成长经过。
小绿海龟成长至背甲直线长二、三十厘米之后，才结束其浮游性的生活，此时称为亚成龟，它们会在近岸的浅水区域，选择有海草或大型藻类丰盛的栖地定居，以海中植物为主食的底栖性生活。而这类的区域多与珊瑚礁重叠分布，因此在珊瑚礁区常可见到绿海龟的踪影。在成长过程中，可能固定居住在一个摄食栖地，也可能在不同的年龄中，迁移到不同的栖地去居住。无论是哪一种情形，都会在成熟之后，回到原来的出生地去繁衍下一代。绿海龟成熟的体长都在八、九十厘米以上。
