Układ oddechowy Poza łodzikami mającymi 2 pary skrzeli wszystkie współczesne głowonogi mają tylko jedną parę. Skrzela znajdują się w tylnej części jamy płaszczowej. Są przytwierdzone do spodu worka trzewiowego i skierowane ku przodowi. Na osi skrzeli znajdują się dwa rzędy blaszek skrzelowych. U ośmiornic na blaszkach znajdują się kolejne rzędy blaszek, zaś u kałamarnic i mątw szereg pokrytych zmarszczkami fałd. Przepływ wody przez skrzela jest regulowany za pomocą skurczów ściany jamy płaszczowej.
Narządy zmysłów Oczy głowonogów mieszczą się po bokach głowy. Są duże, ich masa może sięgać nawet do 25% masy ciała, zaś średnica do 40 cm (u kałamarnicy olbrzymiej). Dla porównania masa oczu człowieka stanowi ok. 0,02% masy ciała. U głowonogów wyróżnia się zasadniczo dwa typy oczu. Pierwszy to prymitywne oko łodzika, będące właściwie wpukliną powłoki ciała o kształcie dołka z zawężonym otworem. Znajduje się w nim walcowaty nabłonek wzrokowy, którego komórki mają długie pręciki skierowane w stronę otworu. Brak w nim ciała szklistego i soczewki. Ten typ oka występuje także w rozwoju zarodkowym głowonogów płaszczoobrosłych. Drugim typem jest oko płaszczoobrosłych. Ma ono postać zamkniętych pęcherzyków o złożonej budowie. Ma ono otaczającą gałkę oczną wtórną rogówkę. Pod nią znajduje się tęczówka o kształcie kolistego fałdu.