Kaplumbağa soyunun atalarının ve en yakın akrabalarının kimliği uzun süredir bilimsel bir gizemdi, ancak 21. yüzyılın başlarında yeni keşifler ve daha iyi analizler kaplumbağa ilişkilerini netleştirmeye başladı. Fosil verilerinin analizi, kaplumbağaların en çok ya archosaurlar (timsahlar, kuşlar, kuş olmayan dinozorlar...) veya lepidosaurlar (kertenkeleler, tuataralar ve yılanlar...) ile yakından ilişkili olan diapsid sürüngenler olduğunu göstermiştir. Genetik analiz, kaplumbağaların arkozorların en yakın akrabaları olduğu teorisini güçlü bir şekilde desteklemektedir, ancak yalnızca fosil kanıtlarını kullanan çalışmalar genellikle onları lepidosaurların akrabaları olarak bulmaya devam etmektedir. Yalnızca fosilleri kullanan çalışmaların yanı sıra fosil ve genetik kanıtların bir kombinasyonunu kullanan çalışmaların her ikisi de, plesiosaurlar ve genellikle yüzeysel olarak kaplumbağa benzeri placodontlar da dahil olmak üzere tarih öncesi deniz sürüngenleri grubu olan sauropterygianların kendilerinin kök kaplumbağalar olduğunu göstermektedir.[2]
Aşağıda gösterilen kladogram, M.S. tarafından hem fosil hem de genetik kanıtlar kullanılarak kaplumbağa ilişkilerinin analiziyle bulunan en olası sonucu takip etmektedir. Lee, 2013. Bu çalışma, genellikle bir kaplumbağa akrabası olarak kabul edilen Eunotosaurus'un Parareptilia kladındaki kaplumbağalarla yalnızca çok uzaktan akraba olduğunu buldu.[3]
Aşağıdaki kladogram, 2015 yılında Rainer Schoch ve Hans-Dieter Sues tarafından yayınlanan, yalnızca fosil kanıtlarını kullanan, kaplumbağa ilişkilerinin başka bir analizinde bulunan en olası sonucu takip ediyor. Bu çalışma, Eunotosaurus'un gerçek bir erken kök kaplumbağa olduğunu buldu.[2]
Shaffer ve ark. (2017), Pantestudines'in kardeş sınıfından (arkozorları ve diğer canlı hayvanlardan daha çok arkozorlarla daha yakından ilişkili tüm tetrapodları içeren sınıf) bölünmesini orta Karbonifere tarihlendirdi.[4]
^H. Bradley Shaffer (2017). "Phylogenomic analyses of 539 highly informative loci dates a fully resolved time tree for the major clades of living turtles (Testudines)". Molecular Phylogenetics and Evolution. 115: 7-15. doi:10.1016/j.ympev.2017.07.006. PMID28711671.