Los cefalópodos son la clase más avanzada de los moluscos. (pylum moluscos).  Por su gran evolución se equiparan al desarrollo logrado por los peces. En estos los bordes del pie se han transformado en brazos que rodean completamente la cabeza. Poseen un embudo detrás de la cabeza, denominado sifón que les permite la propulsión por chorro de agua, (hidropropulsión). Poseen cerebro de gran tamaño. La conchilla puede ser interna, externa o estar ausente. Los organos de los sentidos, tacto, olfato, equilibrio y la visión están muy desarrollados. Son depredadores muy activos que utilizan técnicas de caza elaboradas, con comportamiento instintivo complejo similar al nivel de los insectos superiores.

Las formas vivientes son pocas comparadas con sus antecesores fósiles, como los ammonites y nautilus. El Nautilus Pompilius es el único representante viviente de la subclase tretrabranquios por poseer dos pares de branquias, conchilla en espiral, simétrica y con tabiques que forman cámaras sucesivas con orificio en el medio, las cuales se forman a medida que va creciendo el animal. El pie esta transformado en embudo y brazos alrededor de la boca. Se lo encuentra en el Indo pacífico en zona abisales.

La subclase dibranquios Con solo dos branquias, esta compuesta por los calamares o sepias de 10 brazos, (Decápodos), con dos brazos más largos que el resto, concha interna y aletas en el cuerpo y los octopodos que tienen ocho brazos, sin caparazón y sin aletas, como el pulpo. Ambos poseen bolsa de tinta que utilizan para desorientar a sus depredadores y poder escapar.

En nuestras costas encontramos al Calamarete o Loligo Sanpaulensis y más grande al Calamar o Illex Argentinus, ambos de amplia explotación pesquera. En estos la conchilla degeneró en una espina denominada pluma. De esta famila es bien conocido el Calamar Gigante (Architeuchis), artista de más de una película de ciencia ficción con monstruos mar marinos, podemos observar algunos de estos ejemplares en el Museo de Ciencias Naturales Bernardino Rivadavia o en el Museo de la Plata.

La Sepia (sepia officialis), posee un caparazón grande y liviano inserto en el interior del animal. en forma de cámara que actúa como un dispositivo de flotabilidad al poder inundarla o vaciarla. Otra característica remarcable es un complejo mecanismo que le permite cambiar de color. La sepia posee una variedad tan grande de patrones de color, siendo uno de los pocos invertebrados al cual se puede inferir su estado según su color.

 Se alimenta de crustáceos que agarra con sus dos brazos tentaculares, para llevar a la boca con forma de pico de loro, donde inyecta veneno.  También posee ocho brazos orales próximos  a la boca. Tiene aletas a lo largo de todo su lateral y es de hábitos bentónicos a poca profundidad.

Por último en el grupo de los dibranquios están los pulpos de ocho brazos alrededor de la boca, sin conchilla ni aletas. Son de hábitos bentónicos, sedentarios, ocupando refugios estables en los accidentes del fondo marino, cuyas entradas suelen tapar con conchillas de moluscos que forman parte de su dieta. El tercer brazo derecho posee un canal por el cual circula la esperma en el macho para fecundar a la hembra, denominado Hectocotilo. Posee células en todo su cuerpo con pigmentos que al contraerse y dilatarse producen un cambio de color que usa como mecanismo de defensa.