Пойкілотермні хордові тварини, що пристосовані до життя у воді й на суходолі, але розмножуються переважно у воді. Тіло поділяється на голову, тулуб, кінцівки і хвіст (окрім ряду Безхвостих). Гола шкіра має багато залоз, які виробляють слиз (може містити отруту). Хребет складається з чотирьох відділів: шийного, тулубного, крижового і хвостового. Ребер немає. Кінцівки та пояси кінцівок мають кістковий скелет. Серце трикамерне, два кола кровообігу. Органи дихання дорослих — легені і шкіра, личинок — зябра. Органи виділення — парні нирки. Головний мозок має п'ять відділів, передній мозок поділений на дві півкулі. Роздільностатеві організми. Запліднення зовнішнє, розвиток у зовнішньому середовищі, непрямий.
Головоногі — це водні швидкісні хижаки, що мають досконалу будову. Для них характерний реактивний рух, але можуть також плавати у звичайний спосіб і повзати. Вони мають високоефективну травну, дихальну (зябра), видільну, кровоносну системи (майже замкнена, серце складається з двох передсердь і одного шлуночка), що забезпечують високий рівень обміну речовин. Високорозвинена нервова система й органи чуття забезпечують складну поведінку. У головоногих легко утворюються умовні рефлекси. Вони будують гнізда, мають шлюбні ритуали, турбуються про потомство. Тварини роздільностатеві, запліднення відбувається в мантійній порожнині самки. Розвиток прямий.
