Τα κεφαλόποδα σύμφωνα με το Ίδρυμα Σμιθσόνιαν παρουσιάστηκαν πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια, στην κάμβριο γεωλογική περίοδο και άρχισαν σχετικά σύντομα να διαφοροποιούνται σημαντικά. Οι χωριστοί εξελικτικοί δρόμοι που ακολούθησαν τα διάφορα κεφαλόποδα έκτοτε αλλά και η απουσία επαρκών απολιθωμάτων για τις ενδιάμεσες μορφές που πιθανόν υπήρξαν σε αυτό το διάστημα, είναι και ο λόγος που σήμερα είναι δύσκολο να αναγνωρίσει κάποιος με μια πρώτη ματιά τις ομοιότητες και την κοινή καταγωγή όλων των εκπροσώπων τους.
Στα κεφαλόποδα κατατάσσονται όσα είδη έχουν σήμερα (ή είχαν στο παρελθόν μέχρις ότου εκλείψουν), τα εξής κοινά χαρακτηριστικά:
αμφίπλευρη συμμετρία του σώματος, σχετικά μεγάλο κεφάλι, μάτια, στόμα σαν στρογγυλωπό ράμφος με σαγόνια από χιτίνη, χοάνη (ή υπόνομο) για να εκτοξεύουν νερό ώστε να προοωθούνται και, τέλος, περιφερικά ανεπτυγμένα επιμήκη άκρα (πλοκάμια)Τα κεφαλόποδα, παρότι έχουν χάσει στην πορεία της εξέλιξης πολλούς εκπροσώπους τους, συνεχίζουν να αποτελούν μια μεγάλη ομοταξία που περιλαμβάνει περίπου επτακόσια είδη. Η μεγαλυτερη ποικιλία τους παρατηρείται στον Ισημερινό και μειώνεται προς τους πόλους. Η ομοταξία τους χωρίζεται με τη σειρά της σε διάφορες υποκατηγορίες (υφομοταξίες).
Από τις συνολικά επτά υφομοταξίες, οι πέντε έχουν εξαφανιστεί και αναφέρονται για λόγους ταξινομίας -τις γνωρίζουμε κυρίως από απολιθώματα. Αυτές είναι οι υφομοταξίες των ορθοκερατιδών (orthoceratoidea), των ακτινοκερατιδών (actinoceratoidea),των ενδοκερατιδών (endoceratoidea), τα οποία μάλιστα έφταναν σε μήκος τα 9 μέτρα, των bactritoidea και των αμμωνιτών (ammonoidea).
Οι δύο υφομοταξίες που επιβιώνουν μέχρι σήμερα είναι των κολεοειδών (coleoidea) και των ναυτιλοειδών ή ναυτιλιδών (nautiloidea).
