肉食性，以瓣鳃类和甲壳类（虾、蟹等）为食，有些种类食浮游生物。这不是它喜欢不喜欢的问题，因为稳定的结构肌红蛋白是章鱼在深海生存的必要条件，它与龙虾拼个你死我活，就是为了争夺虾青素（英文称astaxanthin，简称ASTA）资源，虾青素是最强的抗氧化剂，是保证肌红蛋白结构稳定而不被氧化必要条件。根据2008年荷兰莱顿大学的科学家弗朗西斯科·布达（Francesco Buda）教授和他的实验小组成员，通过精确的量子计算手段发现熟透的虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等呈现出诱人的鲜红色，是因为虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等都富含虾青素，熟透的虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等的天然红色物质就是虾青素。

章鱼将水吸入外套膜，呼吸后将水通过短漏斗状的体管排出体外。大部分章鱼用吸盘沿海底爬行，但受惊时会从体管喷出水流，喷射的水力强劲，从而迅速向反方向移动。遇到危险时会喷出墨汁似的物质，作为烟幕。有些种类产生的物质可麻痹进攻者的感觉器官。

为了避开“猎食者”的捕杀，章鱼除了运用人们熟知的拟态伪装术、舍“腕”保身术外，美国科学家还在印度洋海域发现会用两足“走路”逃生的“高智商”章鱼。美国加州大学柏克莱分校的克里斯汀·赫法德及其研究小组在印度尼西亚热带海域拍摄到一种名为玛京内特斯的章鱼，体积约苹果大小，在面对危险或遇到潜水员时，这种章鱼会把八只“爪”中的六只向上弯曲折叠，做出椰壳的模样，而剩余的两只“爪”就会站在海底地面上，偷偷地向后挪动，像会移动的小椰子，以倒退跨步走的方式逃难，姿势很是滑稽。

还有一种像核桃大小的艾库利特斯章鱼也会以双足行走，不过其它六足则伸展向外，模拟成海藻的外观。研究小组发现以两腕足走路的速度远超过运用八腕足，前者最快速度约为每秒0.14米。

章鱼对各种器皿嗜好成癫，渴望藏身于空心的器皿之中。章鱼不只爱钻瓶罐，凡是容器，它都爱钻进去栖身。人们在英吉利海峡打捞出一个容积为9升的瓶口直径不足5厘米的大瓶子，发现里面藏着一条身粗超过30厘米的章鱼；在距法国马赛不远的海底发现的一艘古希腊时期的沉船货舱中，装满了盛面用的双耳瓶和大型水罐，几乎每只里都有一条章鱼。这艘3层楼高的大船覆没给章鱼提供了数千幢好住宅。2000多年的时间里，章鱼祖祖辈辈都居住在这样的沉船里。失事飞机沉入海底后，汽油箱也给机灵的章鱼提供了栖身之处。甚至地中海捞出的人的头骨里面也藏着一条章鱼。

鉴于章鱼有钻器皿的嗜好，人们常常用瓦罐、瓶子一渔具捕捉章鱼。日本渔民每天早晨将各种形状的陶罐拴在长绳子上沉入海底。过一段时间，渔民们将陶罐提上来，这时，只要往罐中撒一点盐，顽固不肯从罐中出来的章鱼就会出来。印度渔民使用大海螺壳采取同样的方法。他们往往将八九百只大海螺壳织成捕捉网，每天可捕到二三百条章鱼。古巴渔民则用风螺壳来诱捕章鱼。突尼斯渔民把排水管扔到海底，也能捕捉到章鱼。

章鱼表面分布着一种细胞，名为色素细胞（chromatophores）。每个色素细胞包含四种天然色素中的一种：黄色素、红色素、棕色素或黑色素。只有在色素细胞收缩的情况下，才能看到这些色素。章鱼可以通过一次只收缩一种色素细胞来变换自身的颜色。它还可以通过伪装躲避掠食者，还可以通过呈现出与清水、沙质海底或黑色岩缝一样的颜色来捕捉猎物。当有敌人迫近的时候，章鱼会变为深粉色，从墨囊里释放出一团黑色的墨汁，称为乌贼墨（sepia），然后颜色变淡，迅速逃离。

多年从事章鱼研究的专家吉姆·科斯格罗夫指出，章鱼具有“概念思维”，能够独自解决复杂的问题，正是此种能力使其具有用两足行走的本领。吉姆·科斯格罗夫在法国《费加罗杂志》上撰文称，章鱼是地球上曾经出现的与人类差异最大的生物之一。章鱼有很发达的眼睛，这是它与人类唯一的相似之处。它在其它方面与人很不相同：章鱼有三个心脏，两个记忆系统（一个是大脑记忆系统，另一个记忆系统则直接与吸盘相连），章鱼大脑中有5亿个神经元，身上还一些非常敏感的化学的和触觉的感受器。这种独特的神经构造使其具有超过一般动物的思维能力。

科学家曾对章鱼进行过一个测试：科学家往水中放了一只装着龙虾的玻璃瓶，但瓶口被软木塞塞住。章鱼围绕这只瓶子转了几圈后就用触角将其缠住，然后通过各种角度，用触角拨弄软木塞最后将其成功拔掉，得以饱餐一顿。研究认为该实验表明章鱼能够独自解决复杂的问题，即具有所谓的“概念智力”。科学家们经过进一步研究还发现，章鱼自出生之时起就独居。小章鱼只需极短的时间就能学会应有的本领，并且与大部分动物不同，小章鱼的学习不是以长辈的传授为基础。虽然它们的父母遗传给了它们一些能力，但小章鱼通过独自学习捕食、伪装、寻找更好的住所来发展自身解决新问题的能力。

“有头脑”的章鱼也引起了科学家们的不安。赫法德说：“这次发现大大丰富了人类对章鱼行为的认识，而且还很有启迪作用，因为这证明了章鱼完全有可能还用其它方式走路，或者海底还有其它动物也可以双足走路。”澳大利亚的科学家们已经证实：这个八条腿的物种能够搬动椰子壳并把它当做自己的盔甲来使用。这是无脊椎动物使用工具的第一个案例。了解章鱼究竟如何控制、协调其它的八个柔软腕足，有利于帮助工程师设计出更灵活动作的机器手臂或不需要大脑的机器人。

章鱼广泛分布于世界各地热带及温带海域。

章鱼在海洋中的繁殖时间一般集中在春秋两季,春秋两季的海水水温在16℃左右。章鱼喜在螺壳中产卵，故可用绳穿红螺壳沉入海底，按时提取捕得。秋冬季常穴居较深海域泥沙中。

章鱼雌雄异体。雄体具一条特化的腕，称为化茎腕或交接腕，用以将精包直接放入雌体的外套腔内。

每当繁殖季节，雌章鱼产卵，长约0.3厘米，总数在10万以上，产于岩石下或洞中。孵化期间雌体守护在卵旁，用吸盘将卵弄干净，并用水将卵搅动。雌性章鱼一次性产卵后需要幼体于4-8周后孵出。幼章鱼形状酷似成体而小，孵出后需随浮游生物漂流数周，然后沉入水底隐蔽。

科技日报2015年02月11日讯：英国南安普敦大学、美国麻省理工学院（MIT）和新加坡麻省理工学院研究和技术联盟的联合团队开发出一种像章鱼一样的机器人，可以在水中收缩从而以超快速度推进和加速，成为前所未见的人造水下航行器。该研究结果发表在最新一期的《生物灵感和仿生学》上。

最快的水生动物外形光滑而细长，这有助于它们轻易地在水中通行，而头足类动物，如章鱼，能够用水填充自己的身体，然后迅速将水压榨出，以这种方式获得动力快速逃逸。

据物理学家组织网近日报道，受此启发，这个联合团队制造了一个像章鱼一样的可变形机器人，骨架是3D打印的，除了一个薄弹性外壳外，没有移动部件及能源装置。

这个自推进机器人长30厘米，尽管一开始是非流线型，充水后快速缩小，通过底部发射出水为其提供显著的推进和加速动力。

该机器人工作起来像吹足的气球，撒了气之后满屋子飞。而里面用3D打印的聚碳酸酯骨架可保持气球紧致，最终的形状会呈流线型，鳍片设在后面以保持其直线前进。

这种机器人能够在不到一秒钟内加长到身体10倍的长度。在最近的实验室测试中，这种机器人加速载荷1公斤，不到一秒钟时速达6英里。相当于一个迷你库柏车在水下携带额外重量350公斤（使车的总重量达到1000公斤），由静止加速到每小时60英里。

这种表现在之前的人造水下航行器中是前所未有的。该研究的主要作者、南安普敦大学南安普敦海洋研究所讲师加布里·埃尔博士说：“人造水下航行器的设计要尽可能精简，但除了使用大量推进剂的鱼雷例外，之前这些运载工具没有一个能达到这种程度，尽管在机械方面设计得很复杂。”

他说：“刚体物体总是把能量损失到周围的水中，但迅速收缩形式的机器人实际上是使用水来助力推进，以超快速度逃离，形成了53%的能源效率，这要比突然弹动的鱼游得快。”

研究人员计算，若把该机器人造得更大些，可以提高它的快速启动性能，将其应用发展为人工水下运载车辆，可以匹配相应的速度、机动性和生物灵感的效率。并且，这项研究给其他工程领域带来影响——阻力是至关重要的，如飞机机翼的设计，并对生物系统不同形状的变化研究也带来触动。

章鱼的皮肤以其可以在极小的空间中改变颜色而著称。这种生物皮肤的独特结构可以让光进行弯曲或拉伸，因此可以让它们改变颜色，甚至在透明和不透明之间发生转换。

Motherboard在线杂志报道称，这种结构的多功能性已启发了各种各样的科学研究，但最新研究表明，同样的光弯曲物理现象还可以用于建筑外层，使其可以调节光线进入建筑。

同样的依靠对橡胶基底上的二氧化硅纳米粒子进行延展的色彩技术，也可以用于伪装和加密。

2021年6月23日，据韩媒报道，韩国庆尚南道泗川地区的渔民透露，在高城郡警戒海域作业时，捕捞到一只有32条“腿”的章鱼。