Bạch tuộc là một trong những loài động vật không xương sống phát triển nhất. Chúng có bộ não lớn và có khả năng học hỏi nhanh chóng. Với 8 cánh tay và xương không cứng nhắc, chúng đã thực hiện nhiều nhiệm vụ như: thu thập dữ liệu, giao phối, bơi lội và săn bắn.
Không giống như hầu hết các động vật có xương sống như loài người, vốn bị giới hạn trong các chuyển động bởi sở hữu một bộ xương cứng, và việc xác định vị trí cố định của tay chân, loài bạch tuộc có thể thực hiện những chuyển động mang tính linh hoạt không giới hạn.
Khi gặp nhiều thú săn mồi bao gồm các loài chim, cá biển, cá voi hay cá mập, bạch tuộc trở thành một chuyên gia ngụy trang. Chúng có thể mô phỏng lại môi trường bằng cách đổi màu và bề mặt da.
Bạch tuộc cũng là một thợ săn đáng gờm, và cơ chế tấn công phù hợp với nhiều loại con mồi bao gồm sò, cá, sứa, các loài giáp xác. Chúng có thể sử dụng thị giác và khả năng ngụy trang bậc thầy đẻ săn mồi, dùng các xúc tu để khám phá, nếm, cảm nhận môi trường xung quanh.
Bên cạnh đó chúng có thể kết hợp với các loài khác để tìm các con mồi ẩn nấp. Chúng biết tránh các loài cua độc và tìm cách tấn công mà không bị chích.
Các nhà khoa học đã làm một số thử nghiệm và nhận thấy rằng, bạch tuộc dễ dàng phá hủy thiết bị như camera chống nước nhờ sức mạnh phi thường, dễ dàng trốn thoát qua những khe hở nhỏ nhất. Chúng rất tò mò và thường dành thời gian để mày mò bất kỳ thứ gì chúng được cho.
Thậm chí, chúng còn có thể mở nắp chai, mò ra cách xoay để đưa một vật thể hình chữ L qua một khe hở nhỏ. Bạch tuộc có khả năng học hỏi chọn lọc rất tốt. Khi được chọn giữa hai vật, chúng có khả năng lưu giữ thông tin về lựa chọn trong nhiều tháng.
Các nhà khoa học cảm thấy khá ngạc nhiên khi sau một chuyến đi săn mồi, bạch tuộc có thể trở về "sào huyệt" mà không dùng con đường chúng đã sử dụng trước đó.
Trong một thí nghiệm được xuất bản năm 2007, 2 con bạch tuộc được đặt vào 2 mê cung khác nhau và con đường trên mê cung luôn được thay đổi, nhưng cả 2 con bạch tuộc đều có thể tìm lối ra không cần quan sát cảnh vật xung quanh.
Nghiên cứu cho thấy bạch tuộc sở hữu một bộ não khá "tiến bộ" trong giới động vật. Não của bạch tuộc có nếp gấp thùy, tương tự như bộ não của loài động vật có xương sống.
Nhờ có cấu tạo đặc biệt, khả năng liên kết các cơ quan trong não bạch tuộc là rất lớn. Điều này cho phép bạch tuộc sở hữu khả năng ghi nhớ tốt, đồng thời giúp chúng có thể nhớ và thậm chí suy luận ra các lộ trình chúng cần thực hiện.
Bạch tuộc đạt mọi tiêu chí đánh giá về khả năng thông minh: khả năng thu thập thông tin linh hoạt, học hỏi, xử lý thông tin, ghi nhớ và thích nghi tùy hoàn cảnh và sẽ là ứng cử viên sáng giá "thống trị Trái đất" nếu con người biến mất.
