Наиболее высокоорганизованные из моллюсков, головоногие имеют развитую нервную систему. Около 80 % видов моллюсков относят к классу брюхоногих, ещё около 19 % — к классу двустворчатые, и лишь около 1 % современных видов — к остальным классам. Тело головоногих моллюсков состоит из головы и туловища. Все головоногие — хищники, питаются мелкой рыбёшкой, крабами, моллюсками и другими животными.
Головоногие стали доминирующей группой моллюсков во время ордовикского периода и были представлены примитивными наутилоидами. Подавляющее большинство современных головоногих (подкласс колеоидеи, Coleoidea), в отличие от большинства других моллюсков, не имеют наружной раковины.
Нога, характерная для всех моллюсков, у них сильно видоизменена. Задняя часть ноги превратилась в воронку — коническую трубку, ведущую в мантийную полость, с помощью которой моллюски плавают. Щупальца и воронка иннервируются от педального ганглия.
Одна из характерных особенностей моллюсков — минерализированная раковина, форма и строение которой меняется от класса к классу
Высшие (двужаберные) головоногие имеют 8 или 10 щупалец, обладающих мощной мускулатурой и присосками. Эти моллюски, вероятно, являются самыми разумными животными среди всех беспозвоночных. У головоногих моллюсков имеется хорошо развитое зрение, орган равновесия (статоцисты) и множество химических органов восприятия. Строение глаза головоногих моллюсков очень схоже со строением глаза позвоночных.
Большинство головоногих имеют управляемые пигментные клетки-хроматофоры, позволяющие им менять окраску и мимикрировать под цвет окружающего фона. Окраска моллюска может быть изменена в миллисекунды. Помимо слияния с окружающим фоном, некоторые головоногие моллюски обладают способностью к биолюминесцении. Головоногие моллюски — единственный класс моллюсков с замкнутой кровеносной системой.
Большинство головоногих имеет одну пару гребенчатых жабр, которые находятся в мантийной полости. Единственные из моллюсков, которые обладают одновременно печенью (пищеварительной железой) и поджелудочной железой. Современные представители класса головоногих делятся на два подкласса: Четырёхжаберные (Tetrabranchia) и Двужаберные (Dibranchia).
Оценка общего количества видов моллюсков колеблется в разных публикациях в диапазоне от 100 до 200 тысяч. Моллюски освоили практически все среды обитания: морские и пресноводные водоёмы, почву, наземно-воздушную среду. Некоторые моллюски стали временными или постоянными паразитами других животных. Характерным для моллюсков является особый ротовой орган — радула.
Жизненные циклы моллюсков также весьма разнообразны. Для сухопутных моллюсков и представителей класса головоногие характерно прямое развитие, а у многих представителей других классов есть личинки, такие как трохофоры, глохидии и велигеры. Многие виды моллюсков (в основном сухопутные и пресноводные) оказались перед угрозой вымирания в результате человеческой деятельности и находятся под охраной.
Моллюски распространены по всему земному шару и встречаются как на суше, так и в морях и океанах (особенно в прибрежной зоне). Наиболее общими характеристиками моллюсков можно считать отсутствие сегментации и билатеральную симметрию.
В наше время известно 2 современных подкласса: Coleoidea, который включает в себя осьминогов, кальмаров, каракатиц; и Nautiloidea, представленные наутилусами (Nautilus) и Allonautilus. Самые известные из вымерших групп — Ammonoidea (аммониты) и Belemnoidea (белемниты), а из современных — кальмары, каракатицы и осьминоги. Головоногие распространены во всех океанах на всех глубинах, но большинство из них предпочитают жить в придонном слое или на дне. Они живут только в полносолёных водоёмах.
Как и большинство моллюсков, головоногие используют гемоцианин (белок, имеющий в своей структуре медь), а не гемоглобин, чтобы транспортировать кислород. В популярной культуре моллюскам класса головоногих отведена роль морских чудовищ.
