Pojęcie głowonogi (oryg. céphalopodes) zostało po raz pierwszy użyte przez Georges'a Cuviera w 1798 r. natomiast Richard Owen podzielił tę grupę na dwie podgrupy: "Dibranchiata" – posiadające dwa skrzela, obejmujące gatunki nagie i "Tetrabranchiata" – posiadające cztery skrzela, obejmujące gatunki osłonięte muszlą. Następnie do głowonogów jako trzecią grupę włączono amonity. W XX w. utrwalił się podział na trzy podgromady: Nautiloidea (Tetrabranchia) – łodzikowce, Ammonoidea – amonity i Coleoidea (Dibranchia) – płaszczoobrosłe (pochewkowce). W paleontologii przyjmowany bywa nieco odmienny podział na cztery podgromady: Nautiloidea (łodzikowate), Bactrioidea (baktryty), Ammonoidea (amonity) i Coleoidea (pochewkowce).
Jeden z systemów podziału głowonogów przedstawia się następująco:
300px|right|thumb|Różne gatunki z podgromady amonity