Secara fisiologi, penyu belimbing memiliki kemampuan untuk mempertahankan suhu tubuhnya yang tinggi dari panas yang dihasilkan secara metabolik (thermoregulation) pada kondisi perairan yang dingin.Â
Penyu belimbing dapat meningkatkan laju metaboliknya melalui perubahan permeabilitas membran untuk ion. Penyu belimbing memiliki jaringan pembuluh darah yang bekerja sebagai sistem penukar panas/counter-current, lapisan minyak dan jaringan lemak yang tebal di kulitnya sehingga mampu menjaga suhu tubuh penyu jauh lebih tinggi daripada lingkungan sekitarnya.
Reproduksi
Penyu belimbing (Dermochelys coriacea) menganut sistem kawin poligini, artinya penyu jantan akan mating / kawin dengan banyak penyu betina untuk menghasilkan banyak keturunan. Â
Proses mating terjadi di perairan tepatnya di lepas pantai tempat bersarang yang diinginkan betina, biasanya di perairan tropis atau subtropis. Penyu belimbing jantan akan bermigrasi di lepas pantai umum tempat penyu betina bersarang sebelum musim bersarang (nesting) dimulai.Â
Di sana penyu jantan akan mencoba kawin dengan sebanyak mungkin penyu betina. Selain itu, penelitian telah menunjukkan bahwa penyu jantan akan kembali ke pantai bersarang yang sama jika penyu tersebut berhasil mating di musim sebelumnya.
Breeding season/musim kawin pada penyu belimbing terjadi antara bulan April hingga November. Â Setelah penyu jantan dan betina mating, penyu betina kemudian berenang ke daratan pada malam hari untuk bersarang dan akan menghasilkan biasanya sekitar 50---170 telur dengan rata-rata jumlah telur sebanyak 105 telur dalam satu genggaman (clutch).Â
Namun, sebagian besar telur tersebut tidak menghasilkan yolk (yolkless) untuk bertahan hidup yang mengakibatkan telur tersebut tidak akan berkembang ke fase selanjutnya.Â
Penyu betina akan bertelur dan kemudian menutupi sarang dengan pasir untuk mencegah dari serangan predator serta  menjaga suhu dan kelembaban di daerah sekitar telur.Â
Setelah penyu betina menyelesaikan proses ini, penyu betina akan kembali ke laut sementara penyu belimbing jantan tidak berenang ke pantai dan tidak ikut terlibat dalam proses bersarang ini.Â
Satu-satunya parental investment (keterlibatan induk penyu) pada penyu belimbing terjadi pada fase sebelum telur menetas yaitu saat penyu betina bertelur, penyu betina akan melindungi telur dengan meletakkannya dalam sarang yang telah dibuat dan menutup sarang tersebut dengan pasir.Â