Budowa i zachowanie thumb|Głowa i szyja żółwiaka chińskiego Pancerze żółwiakowatych nie są zbudowane z rogowych płytek, niemniej jednak u żółwiaka kolcowatego występują kolczyste wyrostki skórne. Karapaks żółwi trójpazurzastych jest szorstki i miękki, szczególnie na swoich brzegach. Jego środkowa część podpiera się na warstwie mocnych kości (podobnie jak u innych żółwi), w przeciwieństwie do swoich boków. Niektóre gatunki posiadają w plastronie kości skórnego pochodzenia, niepołączone jednak z resztą szkieletu. Lekki i elastyczny pancerz żółwiaków pozwala im łatwiej poruszać się w otwartych wodach i zabłoconych jeziorach.
Stopy posiadają trzy palce (stąd też nazwa Trionychidae, wywodząca się z łacińskiego słowa tri – trzy i greckiego nychus – szpon, pazur) połączone błoną pławną. Barwa pancerza danego gatunku żółwiaka wykazuje tendencje do upodabniania się do koloru podłoża (piasku, mułu) spotykanego w miejscu występowania danego gatunku. Stanowi więc formę kamuflażu.
Dymorfizm płciowy przejawia się głównie w rozmiarach – samice są większe od samców. Występujący w południowej Azji wielki żółw Cantora jest największym współczesnym przedstawicielem Trionychidae.