Cefalopodele sunt cele mai inteligente nevertebrate și au simțuri bune și creiere mari. Sistemul nervos al cefalopodelor este cel mai complex dintre nevertebrate, iar raportul dintre creierul lor și masa corporală se situează între cel al vertebratelor cu sânge cald și cel al vertebratelor cu sânge rece. Fibrele nervoase gigantice din mantaua cefalopodelor au fost un material experimental preferat timp de mulți ani; diametrul lor mare le face mai ușor de studiat.
Culoare și lumină
Cele mai multe cefalopode au cromofori - adică celule cu culori diferite - pe care le pot folosi într-o serie de moduri surprinzătoare. Pe lângă faptul că se contopesc cu fundalul lor, unele cefalopode sunt bioluminescente, luminând în jos pentru a-și ascunde umbrele de eventualii atacatori. Bioluminescența este produsă de simbioți bacterieni; cefalopodul gazdă este capabil să găsească lumina produsă de aceste animale. Bioluminescența poate fi folosită și pentru a atrage prada, iar unele specii folosesc spectacole colorate pentru a obține parteneri, pentru a uimi prădătorii sau chiar pentru a se semnaliza între ele.
Colorație
Colorația se poate schimba în câteva milisecunde, pe măsură ce se adaptează la mediul înconjurător, iar celulele pigmentare se pot extinde sau contracta. Schimbarea rapidă a culorii este, de obicei, mai frecventă în cazul speciilor din apropierea țărmului decât în cazul celor care trăiesc în largul oceanului. Cele din largul oceanului folosesc mai ales camuflajul pentru a face ca conturul corpului lor să fie mai puțin ușor de observat.
În fosilele de cefalopode au fost găsite dovezi ale unei colorații originale încă din Silurian; anumite specii cu cochilie dreaptă aveau linii în jurul cochiliei, despre care se crede că au fost folosite pentru a-și camufla conturul corpului. Cefalopodele din Devonian poartă modele de culoare mai complexe, a căror funcție poate fi mai complexă.
Deplasare
Cefalopodele se deplasează, de obicei, prin propulsie cu jet (jet de apă). Acest lucru consumă multă energie pentru a se deplasa, în comparație cu propulsia prin coadă folosită de pești. Aceștia folosesc propulsia cu jet pentru că nu au înotătoare sau înotătoare. Eficiența propulsiei cu jet scade în cazul animalelor mai mari. Acesta este probabil motivul pentru care multe specii își folosesc înotătoarele sau brațele pentru a se deplasa, dacă este posibil.
Apa oxigenată este adusă în cavitatea mantalei până la branhii. Prin contractarea mușchilor mantalei, apa este împinsă afară prin sifonul format de un pliu al mantalei. Mișcarea cefalopodelor este, de obicei, spre înapoi, deoarece apa este forțată să iasă în față, dar sifonul poate fi îndreptat în direcții diferite. Unele cefalopode își pot ajusta forma corpului pentru a se deplasa mai ușor prin apă.
Unele specii de caracatițe sunt, de asemenea, capabile să se plimbe pe fundul mării. Calmarii și sepiile se pot deplasa pe distanțe scurte în orice direcție prin mișcarea unei clape de mușchi în jurul mantalei.
Cerneală
Cu excepția Nautilidae și a speciilor de caracatițe din subordonul Cirrina, toate cefalopodele cunoscute au un sac de cerneală, care poate fi folosit pentru a împinge un nor de cerneală întunecată pentru a deruta prădătorii.
