Các loại rùa da đã tồn tại ở dạng nào đó kể từ khi những loài rùa biển thật sự đầu tiên xuất hiện cách đây 110 triệu năm trong kỷ Creta. Các loài rùa da này thuộc về họ Rùa da (Dermochelyidae), có quan hệ khá gần với họ Vích (Cheloniidae) - họ chứa các loài rùa biển khác còn sinh tồn. Nhưng, đơn vị phân loại chị em của họ Rùa da lại là họ Protostegidae đã tuyệt chủng, bao gồm các loài không có mai cứng[38][39].

Dermochelys coriacea là loài duy nhất còn sinh tồn trong chi Dermochelys. Chi này tới lượt mình lại là chi duy nhất còn sinh tồn của họ Rùa da[40].

Loài này lần đầu tiên được Domenico Vandelli mô tả năm 1761 dưới tên gọi Testudo coriacea[41]. Năm 1816, chi Dermochelys được nhà động vật học người Pháp là Henri Blainville đặt ra. Rùa da sau đó được xếp vào chi của chính nó với tên gọi Dermochelys coriacea[42]. Sau đó, loài này được nhà động vật học Leopold Fitzinger xếp trong họ Dermochelyidae vào năm 1843[43]. Năm 1884, nhà tự nhiên học người Mỹ là Samuel Garman mô tả một loài với tên gọi Sphargis coriacea schlegelii[44]. Hai loài này sau đó được hợp nhất vào D. coriacea và chia ra thành 2 phân loài là D. coriacea coriacea và D. coriacea schlegelii. Các phân loài này sau đó được coi là từ đồng nghĩa không hợp lệ củaDermochelys coriacea[45][46].