I cefalopodi sono gli invertebrati più intelligenti e hanno buoni sensi e grandi cervelli. Il sistema nervoso dei cefalopodi è il più complesso degli invertebrati, e il loro rapporto cervello/massa corporea si colloca tra quello dei vertebrati a sangue caldo e freddo. Le fibre nervose giganti del mantello dei cefalopodi sono state un materiale sperimentale preferito per molti anni; il loro grande diametro li rende più facili da studiare.
Colore e luce
La maggior parte dei cefalopodi hanno cromatofori - cioè cellule con colori diversi - che possono usare in una serie di modi sorprendenti. Oltre a mimetizzarsi con il loro sfondo, alcuni cefalopodi bioluminescenti, brillano di luce verso il basso per nascondere le loro ombre da eventuali aggressori. La bioluminescenza è prodotta da batteri simbionti; il cefalopode ospite è in grado di trovare la luce prodotta da questi animali. La bioluminescenza può anche essere usata per attirare le prede, e alcune specie usano spettacoli colorati per ottenere compagni, stupire i predatori, o anche segnalare l'uno all'altro.
Colorazione
La colorazione può essere cambiata in millisecondi mentre si adattano al loro ambiente, e le cellule del pigmento possono espandersi o contrarsi. Il rapido cambiamento di colore è di solito più comune nelle specie vicine alla costa che in quelle che vivono in mare aperto. Quelli in oceano aperto usano per lo più la mimetizzazione per rendere il loro profilo corporeo meno facile da vedere.
Prove di colorazione originale sono state trovate in fossili di cefalopodi già nel Siluriano; alcune specie dal guscio dritto avevano linee intorno al loro guscio, che si pensa abbiano usato come mimetizzazione del loro profilo corporeo. I cefalopodi del Devoniano hanno modelli di colore più complessi, la cui funzione può essere più complessa.
Spostarsi
I cefalopodi di solito si muovono con la propulsione a getto (spruzzando acqua). Questo usa molta energia per viaggiare rispetto alla propulsione a coda usata dai pesci. Usano la propulsione a getto perché non hanno pinne. L'efficienza della propulsione a getto diminuisce con gli animali più grandi. Questo è probabilmente il motivo per cui molte specie usano le loro pinne o braccia per muoversi, se possibile.
L'acqua ossigenata viene portata nella cavità del mantello fino alle branchie. Contraendo i muscoli del mantello, l'acqua viene spinta fuori attraverso il sifone, formato da una piega nel mantello. Il movimento dei cefalopodi è di solito all'indietro mentre l'acqua viene spinta fuori in avanti, ma il sifone può essere puntato in diverse direzioni. Alcuni cefalopodi possono adattare la loro forma corporea per muoversi attraverso l'acqua più facilmente.
Alcune specie di polpi sono anche in grado di camminare sul fondo del mare. I calamari e le seppie possono spostarsi per brevi distanze in qualsiasi direzione muovendo un lembo di muscolo intorno al mantello.
Inchiostro
Con l'eccezione dei Nautilidae e delle specie di polpo del sottordine Cirrina, tutti i cefalopodi conosciuti hanno un sacco di inchiostro, che può essere usato per spingere fuori una nuvola di inchiostro scuro per confondere i predatori.