C'est la plus grande des sept espèces actuelles de tortues marines et la plus grande des tortues de manière générale. C'est aussi l'unique représentant actuel de la famille des Dermochelyidae. Contrairement aux autres tortues, elle ne possède ni carapace, ni écaille, mais une dossière en cuir. Cette dernière est surmontée par 7 carènes qui se terminent en éperon. Le nom vernaculaire français de la "tortue luth" fait référence à la forme de sa dossière qui ressemble à l’instrument de musique.

Espèce pélagique.

C'est la seule tortue marine qui effectue de grands trajets et qui n’hésite pas à traverser les océans à la recherche de nourriture (principalement des méduses). L’hydrodynamisme des carènes favorise une nage rapide. Pouvant plonger à des profondeurs proches des 1000 mètres, la «souplesse» de la dossière permet à la tortue luth de résister aux fortes pressions des grands fonds, qui écraseraient les carapaces des autres tortues marines.

Comme toutes les tortues aquatiques, les femelles déposent leurs pontes sur les plages. Les tortues luth pondent tous les 2 ans, voire tous les 3 ans. Lors d'une saison de ponte, une tortue luth vient pondre 3 à 5 fois, avec un intervalle d'environ 10 jours entre chaque montée. Des individus ont parfois été observés 12 fois lors de la même saison.
Une fois son nid creusé, la Tortue luth dépose une centaine d'œufs qui incubent pendant environ 60 jours. L'émergence des nouveau-nés a lieu de la tombée de la nuit au petit matin, quelques jours après l'éclosion : il faut jusqu'à 4 jours aux petites tortues pour remonter la colonne de sable. Les nouveau-nés se dirigent ensuite vers la mer, attirés par la brillance de celle-ci.