Bu ilginç hayvanlar, 500 milyon yıldır yeryüzünde var olan kafadan bacaklılar sınıfının bir üyesi olup, bundan yaklaşık 140 milyon yıl önce atalarında var olan kabuklarını kaybederek, günümüzdeki görünüm ve özelliklerine oldukça yaklaşmışlardır.
Kompleks düşünebildiğine inandığımız bazı hayvanların (insan, primat, kedi, köpek, yunus ve bazı kuşlar) evrim ağacındaki yolları 320 milyon yıl önce kertenkele benzeri bir hayvan olan solendonsaurus janenschi itibaren ayrılıyor. Ahtapotlar ile bu hayvanların evrim ağacındaki yoluysa 600 milyon yıl önce ayrılıyor. Ahtapotlar bahsettiğimiz diğer hayvanlardan daha önce evrimleştiği için teknik olarak dünya üzerindeki ilk zeki hayvanların kafadan bacaklılar olduğunu da söyleyebiliriz.
Alışılanın aksine kanları, kırmızı değil, yeşil-mavi renktedir. Bunun sebebi de, bizlerdeki hemoglobin isimli demir pigmenti yerine, kanlarının içerisinde bulunan hemosiyanin isimli bakır pigmentidir.
Ahtapotlar kapalı dolaşım sistemine sahiptirler yani kan damarlar içinde kalır. Üç kalpleri vardır: vücutta kanın dolaşmasını sağlayan sistemik kalp ve her iki solungaçtan kanın geçmesini sağlayan iki solungaç kalbi.