I cefalopodi rientrano nella classe Mollusca. Ai molluschi  appartengono importanti invertebrati protostomi. Ne sono note circa 130000 specie viventi. Presentano simmetria bilaterale che può essere perduta secondariamente. Non presentano corpo metamerico, tranne il genere Neopilina. La metameria di questo genere assieme ad altre somiglianze a livello larvale fanno pensare ad una filogenesi dei molluschi a partire da primitivi anellidi. I molluschi, apparsi nel primo Paleozoico, sono importanti indicatori litogenetici e stratigrafici.

Sono considerati tra i molluschi più evoluti. Hanno tentacoli e occhi molto ben sviluppati, e un organo muscolare chiamato imbuto, utilizzato per il movimento veloce. Per muoversi lentamente utilizzano i tentacoli. Tutti i cefalopodi sono predatori e vivono in ambiente esclusivamente marino. Sono note tantissime specie fossili di cefalopodi, mentre attualmente persistono circa 650 specie. Molti cefalopodi posseggono una conchiglia, impari. Al gruppo appartengono i Nautiloidi con un solo genere attuale, Nautilus, gli Ammonoidi solo fossili, i Decapodi con gli attuali calamari e seppie e gli Ottopodi con gli attuali polpi. Importanti in stratigrafia, sono molto diffusi nel Paleozoico e nel Mesozoico. Successivamente inizia il loro progressivo declino.