Classe di Molluschi che riunisce le forme di più complessa specializzazione e comprende seppie, polpi, calamari ecc. I C., esclusivamente marini, hanno simmetria bilaterale. Soltanto i Tetrabranchiati, tra i viventi, hanno una conchiglia esterna, spiralata e concamerata, negli altri la conchiglia è interna, calcarea o cornea, o è assente. Il piede è in parte trasformato in un sifone (imbuto) che si origina dalla parete ventrale del corpo, destinato alla irrigazione delle branchie e alla propulsione del corpo a ritroso, mediante lancio di un getto d’acqua. L’apparato brachiale, che ha dato il nome alla classe, deriva dal piede, e consiste in una serie di appendici muscolose (tentacoli) munite di ventose, che fanno corona alla bocca, armata di un becco corneo. Gli occhi sono complessi. Le dimensioni sono molto diverse: il maschio di Argonauta non supera i 13 mm di lunghezza, mentre i calamari giganti (genere Architeuthis) misurano, braccia comprese, fino a 16 m. Il tronco è completamente coperto dal mantello, a foggia di sacco, e nella parete centrale della cavità (cavità palleale) da questo delimitata, sporgono simmetricamente le branchie e sboccano i condotti dei sacchi renali, ai lati dell’orifizio anale. La cavità palleale comunica con l’esterno per mezzo dell’imbuto. Il sistema nervoso presenta un accentramento di gangli della regione cefalica. I sessi sono separati. Le uova sono telolecitiche, a segmentazione discoidale; lo sviluppo è diretto. I C. si dividono nelle sottoclassi: Coleoidei (o Dibranchiati), comprendenti i superordini Decapodiformi, Octopodiformi e il gruppo estinto Belemnoidei; e Nautiloidei (o Tetrabranchiati).
I C., oggi rappresentati da un numero di specie ridotto, in passato hanno avuto una notevole diffusione. I più antichi rappresentanti dei Cefalopodi sono Nautiloidei, comparsi nel Cambrico. Le Ammoniti (➔) sono un gruppo di grande importanza stratigrafica, la cui distribuzione è limitata al Paleozoico medio-superiore e al Mesozoico; in genere incluse nei Tetrabranchiati, da taluni sono considerate una sottoclasse distinta (Ammonioidei).