Головной мозг черепах развит довольно слабо в отличие от спинного, который обладает достаточно большой массой и толщиной.
Череп этих животных окостеневший. В нем выделяют два отдела – мозговой и висцеральный. Количество костей, из которых состоит череп, у черепах больше, чем у земноводных животных. Мозг включает передний, средний, промежуточный и продолговатый отделы, а также мозжечок.
Передний мозг состоит из двух больших полушарий, от него отходят две обонятельные доли. Промежуточный мозг располагается между передним и средним. В промежуточном мозге находится теменной орган, который регистрирует сезонные изменения светового режима и продолжительность дня. Передний отдел теменного органа выглядит как хрусталик глаза, а на задней бокаловидной части расположены чувствительные пигментные клетки. В нижней части промежуточного мозга расположена воронка с прилегающим к нему гипофизом, а также зрительные нервы.
В среднем мозге черепахи находятся зрительные доли.
Несмотря на отсутствие зубов, черепахи могут без особых усилий откусывать плотные куски как животной, так и растительной пищи. Когти на передних конечностях позволяют расчленять добычу, если не удается сделать это при помощи челюстей. Пищу черепахи не прожевывают, а те жевательные движения, которые можно наблюдать во время кормления, служат для перемещения пищи в глотку.
Продолговатый мозг отвечает за основные вегетативные функции – дыхание, пищеварение, кровообращение и т. д., а также за безусловные двигательные рефлексы.
Мозжечок черепахи имеет вид полукруглой складки, прикрывающей переднюю часть продолговатого мозга. Мозжечок у черепах и других рептилий обеспечивает хорошую координацию движений.
Глаза у черепах достаточно развиты, имеются два подвижных века и прозрачная мигательная перепонка.