Серце всіх головоногих складається з одного шлуночка, куди з боків відкриваються два чи чотири передсердя. Від переднього і заднього кінців шлуночка відходять головна та нутрощова аорти. Головна аорта йде поруч із стравоходом і дає гілки до щупальців та голови.

Кровоносна система майже замкнута. У багатьох місцях кров із одних судин перетворюється на інші через капіляри. Кров у головоногих молюсків синюватого кольору (у ній міститься речовина, до складу якої входить мідь). Серце трикамерне: складається з одного шлуночка та двох передсердь.

Головоногі відкладають яйця, покриті товстою оболонкою. Стадія личинки відсутня. З яєць з'являються маленькі тварини, схожі на дорослі молюски. Самки кальмарів і каракатиць прикріплюють свої яйця до предметів під водою і залишають їх, а восьминоги охороняють свої кладки та молодь (піклування про потомство).

Двостулкові, черевоногі та головоногі молюски дихають за допомогою зябер розчиненим у воді киснем. Кровоносна система черевоногих незамкнена, складається з серця та кровоносних судин.