Головоногі роздільностатеві,запліднення внутрішнє,відкладають яйця як правило на дні. Розвиток без метаморфоза, з яєць виходять маленькі, цілком сформовані молюски. За допомогою своєрідно зміненої руки (гектокотилю) самець переносить сперматозоїди в мантійну порожнину або сім'яприймач самки. Звичайно розмножуються раз у житті, після чого гинуть. Розвиток прямий і протікає в яйці. Яйця головоногих великі, багаті жовтком. Вилуплюється пелагічна або донна памолодь. У багатьох видів виражена турбота про потомство. У більшості восьминогів добре розвинена пам'ять, відчуття дому й складні форми поведінки, вони легко навчаються.
