A classe dos Cefalópodes (Classe Cephalopoda) engloba eficientes predadores, espécies de vida activa e de comportamento complexo. São os Moluscos mais complexos. Apesar de primitivamente terem sido muito mais abundantes, conhecem-se actualmente cerca de 600 espécies, que são exclusivamente marinhas. Das espécies fósseis de Moluscos que conhecemos a grande maioria é englobada na subclasse Ammonoidea (Amonites). Estas, possuíam conchas espiraladas, algumas atingindo 2 metros de diâmetro e foram abundantes nos mares da Era Paleozóica e Mesozóica tendo-se extinguido subitamente.

Os Cefalópodes apresentam a porção anterior do pé modificada em braços e tentáculos, circundando a cabeça bem desenvolvida, utilizando-os para captura de presas, fixação, locomoção e copula. O pé está também incorporado num sifão que se associa ao manto, musculoso, desempenhando ambos um papel importante na locomoção dos animais (propulsão por jactos de água).

De todas as espécies conhecidas, apenas 5 ou 6 possuem uma concha externa. Redução ou mesmo  o seu desaparecimento (como acontece no Polvo) é a situação mais comum nas espécies actuais.

Muitos dos aspectos de morfologia e de fisiologia dos Cefalópodes estão correlacionados com o facto de estes terem uma vida activa e serem predadores eficientes: quer sistema circulatório, excretor, digestivo e de transporte interno, bem como sistema nervoso e órgãos dos sentidos apresentam uma complexidade e eficiência superior a todos as outras classes de Moluscos e, em alguns aspectos, a todos os outros invertebrados. O grau de cefalização encontrado nos Cefalópodes excede o de todos os outros invertebrados. Cefalópodes possuem um cérebro grande e complexo. Estudos de comportamento indicam claramente capacidade de memória e de aprendizagem. Dos órgãos dos sentidos, os olhos são particularmente bem desenvolvidos e muito semelhantes aos dos vertebrados (Peixes), constituindo um excelente exemplo de evolução convergente: Cefalópodes e Peixes desenvolveram independentemente, olhos, que possuem uma estrutura extraordinariamente semelhante, como adaptação ao seu estilo de vida.

Claramente a história evolutiva dos Cefalópodes tem sido a do desenvolvimento de adaptações a uma vida activa e hábitos de predador. Que pressões selectivas teriam existido para que os Cefalópodes se afastassem tanto do padrão corporal e tipo de vida da maioria dos Moluscos? O que os levaria a reduzir a concha em vez de a utilizar para se proteger? Um cenário atractivo relaciona-a com as pressões resultantes de uma competição intensa que terá surgido com a diversificação e sucesso dos Peixes Ósseos. A evolução dos Cefalópodes terá sido a resposta dos Invertebrados ao sucesso adaptativo dos Peixes.