Ośmiornice mają umięśnione ciała, które zazwyczaj składają się z ośmiu ramion, dzioba i płaszcza. Ośmiornica używa ramion do poruszania się w wodzie, do obrony, polowania i łączenia się. Ośmiornice jedzą i polują swoimi dziobami, a ich płaszcze zawierają narządy wewnętrzne.
Wewnątrz płaszcza większość ośmiornic ma mózg, gruczoł trawienny, gruczoły ślinowe, gonady, nerkę, odbyt, worek atramentowy, lejek i trzy serca. Niektóre gatunki ośmiornic mają skorupy szczątkowe w swoich płaszczach, chociaż ośmiornice na ogół nie mają żadnych kości ani szkieletów. Ośmiornice mają oczy bardzo podobne do ludzkich oczu i mają doskonałą wizję, która pomaga im celować i polować na swoją zdobycz. Rzędy frajerów na ich muskularnych ramionach umożliwiają ośmiornicom łatwe poruszanie się po dnie oceanu i trzymanie się ściśle przy następnym posiłku. Jeśli ośmiornica musi poruszać się szybko, może wziąć wodę przez swój płaszcz, a następnie uszczelnić płaszcz i wyrzucić wodę przez lejek. To napędza ośmiornicę przez wodę z prędkością do 25 mil na godzinę. Ośmiornice są niezwykle skuteczne w kamuflażu, ponieważ ich skóra zawiera komórki pigmentowane zwane chromatoforami, które mogą zmieniać kolor, gdy ośmiornica kurczy się lub rozluźnia mięśnie otaczające każdą komórkę.
