Kałamarnice i ośmiornice, oba głowonogi, są najbardziej inteligentnymi znanymi bezkręgowcami. Bezpośrednie porównanie inteligencji kalmara i ośmiornicy nie jest możliwe, ponieważ squid są znacznie trudniejsze do utrzymania w laboratoriach do nauki.
Ośmiornice korzystają z narzędzi, rozpoznają opiekunów ludzkich, wyświetlają różnorodne taktyki myśliwskie i mają możliwości rozwiązywania problemów. Wykazują zachowania sugerujące planowanie i przewidywanie, takie jak najeżdżanie kraba i pułapki na homary oraz wspinanie się na łodzie rybackie przewożące pojemniki z krabami. Magazyn Sy Montgomerty of Orion donosił o eksperymencie, w którym zaobserwowano żeńską ośmiornicę bawiąc się butelką na pigułki. Kalmary wykazują złożoną sygnalizację społeczną, a jeden gatunek, kałamarnica Humboldta, angażuje się we wspólne polowania.
