頭足類の体
頭足類は軟体動物の中では大型である。体は左右相称で前後方向に伸長し、腹側に深い外套腔が形成される。体は主に前方 (anterior)の足と頭部が一体化した頭足塊(とうそくかい、head-foot)と後方 (posterior)の内臓塊(ないぞうかい、visceral mass)からなる。
頭足塊には腕と呼ばれる足があり、これがこの群、頭足類 Cephalopodaの名称の由来となっている。腕は口を取り囲むように生え、各腕に列をなした吸盤をそなえる。口にはよく発達した口球があり、その中に嘴状の顎板と歯舌をそなえる。頭部の両側によく発達した1対の眼があり、鞘形類ではレンズをそなえた精巧な眼をもつ。
後方に突出した内臓塊は外套膜により包みこまれ細長い胴部を形成する。外套腔は前方に向かって開き、その腹側の縁には筒状に突出した漏斗がある。外套腔内には鞘形類では1対、オウムガイ類は2対の鰓をそなえる。軟体動物は普通貝殻をもつが、頭足類では貝殻は退化的で現生のものは一般に内在性。オウムガイ類は螺旋状に巻いた大きな外在性の貝殻をもち、その中に内臓塊が収まる。コウイカ類では背部の外套膜の中に甲と呼ばれる石灰質の内在性の貝殻が残っているが、タコ類などでは貝殻は完全に退化する。貝殻は多室構造をもち、この構造はオウムガイ類の外在性の殻だけでなくイカ類の内在性の殻にも認められる。鞘形類には墨汁腺をもつものがあり、直腸付近に開口する。中腸腺はよく発達し、肝臓域と膵臓域が分化している。循環系は閉鎖血管系で、鞘形類では通常の心臓のほかに、鰓の基部に1対の鰓心臓をもつ。腎臓は1対。生殖巣は対をなさず、いずれも外に開口する。発達した神経節が頭部に集中して高度な中枢神経系(脳)をなす。
中枢神経系は多くの軟体動物では発達せず、食道周辺にある3対前後の神経節が横連合と縦連合により環状に結び付けられ、食道神経環となる。しかし頭足類ではその中枢神経系が著しく発達し、脳 (brain)を形成する。脳は左右眼の中間に位置し、眼の基部には視葉(しよう、optic lobe)が発達する。硬い頭蓋軟骨に覆われ、脳の中央部には食道が貫通する。脳は大きく、他の軟体動物における脳神経節だけでなく側神経節、足神経節、内臓神経節とも相同だと考えられている。