Ośmiornice są mięsożercami, które żywią się krabami, małżami, kalmarami i rybami, łapiąc ich zdobycz, a następnie wracają do swoich nor, by je konsumować. Do wydobycia jadalnej części używa się różnych metod żerują z muszli, np. rozsuwają ją swoimi przydatkami, wykorzystując dzioby w środku ramion, aby je zmiażdżyć lub odwiercić w skorupie i wstrzyknąć paraliżujący jad do wciąż żywego posiłku. Gdy ośmiornica pożera swoją zdobycz, pozostawia szkieletowe zwłoki, zwane "półdolami", poza swoim legowiskiem.
Ośmiornica używa różnych metod zdobywania pożywienia, takich jak ściganie i stalking, lub w strategii zasadzki, wynurzając się nagle z zakamuflowanego miejsca i atakując swoją zdobycz. Ich metody myśliwskie opierają się na silnym wrażeniu wizualnym, które pozwala im również na używanie czterech par ramion w dobrze skoordynowanych ruchach.
Uważa się, że ośmiornice są najinteligentniejszą formą życia bezkręgowców, ale dokładny zakres ich możliwości uczenia się przez obserwację jest tematem wielu debat wśród biologów. Eksperymenty z udziałem labiryntów i rozwiązywanie problemów pokazały, że mają one zarówno pamięci długotrwałe, jak i krótkotrwałe. Niektóre testy laboratoryjne wykazały, że ośmiornice można łatwo wytrenować w celu rozróżnienia różnych wzorów i kształtów. Ludzie, którzy trzymali ośmiornicę jako zwierzaka, byli czasami zaskoczeni odkryciem, że umiejętności rozwiązywania problemów pozwoliły jej uciec z jego czołgu i wspiąć się na inną, aby poszukać jedzenia.
