L'ordine che raggruppa questi vertebrati è uno dei gruppi faunistici meglio riusciti, tanto da aver conservato una bizzarra architettura corporea quasi senza modifiche dal lontano Triassico: duecentomilioni di anni fa.

La struttura anatomica che li caratterizza è uno dei più importanti esempi di adattamento e la probabile causa del loro successo evolutivo. Infatti, molti degli ordini di rettili e vertebrati scomparvero dalla scala evolutiva circa 65 milioni di anni fa, forse ad opera di uno stravolgimento geologico o climatico dovuto al distaccamento delle prime placche terrestri dalla Pangea e che avrebbe dato luogo alla ben nota deriva dei continenti. L'elevata specializzazione biologica dei rettili, che fino ad allora era stato il loro punto di forza, li rese particolarmente vulnerabili sia dal punto di vista dell'adattamento al nuovo clima che alle conseguenti condizioni di reperibilità delle fonti di approvvigionamento alimentare.

Si richiedeva, in buona sostanza, a tutti gli organismi biologici di correre al riparo scegliendo delle fonti di cibo alternative o di adattarsi morfologicamente alle nuove condizioni ambientali "pestando sull'acceleratore evolutivo". L'impossibilità di effettuare tale manovra fece in modo che soltanto gli organismi meno specializzati e meno fortemente legati alla dipendenza trofica potessero superare tali barriere evolutive così i mammiferi divennero i "signori" della terra, strappando lo scettro ai rettili.

I cheloni rinunciando alla dieta predatoria e passando in grande maggioranza ad una dieta vegetariana od onnivora, in aggiunta allo sviluppo di una spessa corazza, raggiunsero delle condizioni ideali che favorirono la loro sopravvivenza.

I rettili hanno subito un'evoluzione prodigiosa iniziata nel Carbonifero, circa 280 milioni di anni fa, quando un gruppo di anfibi lasciarono le paludi e gli acquitrini assumendo abitudini sempre meno acquatiche e prevalentemente terrestri. Infatti, le paludi erano ormai divenute l'habitat ideale per un grande numero di specie, aumentando la competizione alimentare.

L'abbandono dell'acqua coincise probabilmente con lo sviluppo delle prime uova con guscio, un passo indispensabile per assicurare lo sviluppo dell'embrione e proteggerlo dalla disidratazione. Un'altra caratteristica delle uova, le membrane amnios, chorion e allantoide, fecero dei cheloni i vincitori della battaglia evolutiva.