Samiec U płaszczoobrosłych jedno (lub rzadko dwa) ramiona przekształcają się w hektokotylus. Wyjątki stanowią rodzaj Vampyroteuthis oraz podrząd Cirrata. U łodzika zaś 2 pary wyrostków przekształcone są w tak zwany spadix. Zarówno hektokotylus jak i spadix służą do przenoszenia spermatoforów do jamy płaszczowej samicy.
Budowa gonad samców przypomina budowę jajników. Nasieniowód na początkowym odcinku jest wąski i poskręcany, potem rozszerza się w pęcherzyk nasienny, u którego końca znajdują się jeden lub dwa gruczoły przyprątne. Pęcherzyk uchodzi następnie zazwyczaj do torebki Needhama, która z kolei ma ujście do jamy płaszczowej. W torebce Needhama gromadzą się spermatofory.
Rozmnażanie i rozwój Głowonogi są formami rozdzielnopłciowymi z zapłodnieniem wewnętrznym. Rozwój ich jest prosty, nie mają formy larwalnej. Głowonogi rozmnażają się raz w ciągu życia i giną po pierwszym okresie rozrodu.