Possuem cerca de 600 espécies viventes e seu tamanho pode variar de 6 cm a 70 cm, embora a popularmente conhecida com lula-gigante, Architteuthis já tenha sido registrada medindo cerca de 16 m. Esta classe contem os Náutilos, Sépias, Lulas e Polvos e é adaptada como um todo para uma existência pelágica e predatória. Possuem uma cabeça que se projeta de grandes tentáculos e braços. Nos Náutilos, Sépias e Spirulas as câmaras preenchidas com gás ajudam na flutuação. A maioria dos cefalópodes nadam utilizando o funil para produzir um jato de água. A concha é interna e reduzida.
Possuem braços e tentáculos com ventosas (nem todos os casos, polvos não tem tentáculos e náutilos não tem ventosas) que capturam suas presas e usam seus bicos córneos para matar a mesma, nestes a rádula funciona como língua para raspar os pedaços cortados da presa.
Os cefalópodes possuem um sistema circulatório fechado, olhos altamente desenvolvidos, sistema nervoso e comportamento complexo, glândulas de tinta e brânquias pregueadas.
