Kafadanbacaklılar en zeki omurgasızlardır ve iyi duyulara ve büyük beyinlere sahiptirler. Kafadanbacaklıların sinir sistemi omurgasızlar arasında en karmaşık olanıdır ve beyinlerinin vücut kütlesine oranı sıcak ve soğuk kanlı omurgalılarınki arasındadır. Kafadanbacaklı mantosunun dev sinir lifleri uzun yıllardır favori deney materyali olmuştur; geniş çapları sayesinde incelenmeleri daha kolaydır.
Renk ve ışık
Kafadanbacaklıların çoğu kromatoforlara, yani farklı renklere sahip hücrelere sahiptir ve bunları şaşırtıcı şekillerde kullanabilirler. Arka planlarıyla uyum sağlamanın yanı sıra, bazı kafadanbacaklılar biyolüminesans yaparak gölgelerini herhangi bir saldırgandan gizlemek için aşağıya doğru ışık saçarlar. Biyolüminesans bakteriyel simbiyontlar tarafından yapılır; ev sahibi kafadanbacaklı bu hayvanlar tarafından yapılan ışığı bulabilir. Biyolüminesans aynı zamanda avı çekmek için de kullanılabilir ve bazı türler eş bulmak, avcıları şaşırtmak ve hatta birbirlerine sinyal vermek için renkli gösteriler yapar.
Renklendirme
Renkleri, çevrelerine uyum sağladıkça milisaniyeler içinde değişebilir ve pigment hücreleri genişleyebilir veya daralabilir. Hızlı renk değişimi genellikle kıyıya yakın türlerde açık okyanusta yaşayanlara göre daha yaygındır. Açık okyanusta yaşayanlar çoğunlukla vücut hatlarının daha az görülmesini sağlamak için kamuflaj kullanırlar.
Kafadanbacaklı fosillerinde Silüryen dönemine kadar uzanan orijinal renklenmenin kanıtları bulunmuştur; bazı düz kabuklu türlerin kabuklarının etrafında, vücut hatlarını kamufle etmek için kullandıkları düşünülen çizgiler vardır. Devoniyen kafadanbacaklılar, işlevleri daha karmaşık olabilecek daha karmaşık renk desenleri taşır.
Etrafta dolaşmak
Kafadanbacaklılar genellikle jet itiş gücüyle (su fışkırtarak) hareket eder. Bu, balıklar tarafından kullanılan kuyruk itişine kıyasla seyahat etmek için çok fazla enerji kullanır. Yüzgeçleri veya paletleri olmadığı için jet tahriki kullanırlar. Jet tahrikinin verimliliği daha büyük hayvanlarda düşer. Muhtemelen birçok türün mümkünse hareket etmek için yüzgeçlerini veya kollarını kullanmasının nedeni budur.
Oksijenli su manto boşluğuna solungaçlara alınır. Manto kaslarının kasılmasıyla su, mantodaki bir kıvrım tarafından yapılan sifondan dışarı itilir. Kafadanbacaklıların hareketi genellikle su ileriye doğru itilirken geriye doğrudur, ancak sifon farklı yönlere işaret edebilir. Bazı kafadanbacaklılar suda daha kolay hareket edebilmek için vücut şekillerini ayarlayabilirler.
Bazı ahtapot türleri de deniz yatağı boyunca yürüyebilir. Kalamarlar ve mürekkep balıkları, manto etrafındaki bir kas kanadını hareket ettirerek herhangi bir yönde kısa mesafeler kat edebilirler.
Mürekkep
Nautilidae ve Cirrina alt takımındaki ahtapot türleri hariç, bilinen tüm kafadanbacaklıların, avcıların kafasını karıştırmak için koyu renkli bir mürekkep bulutu püskürtmek için kullanılabilen bir mürekkep kesesi vardır.