Secondo il Museo di Paleontologia dell'Università della California, la riproduzione dei cefalopodi differisce notevolmente dalle strategie riproduttive della maggior parte degli altri molluschi. La maggior parte dei cefalopodi esiste come entità maschile o femminile discreta, piuttosto che essere ermafrodita come molti molluschi semplici.
Prima che avvenga la fecondazione, la maggior parte dei cefalopodi si cimenta in elaborati rituali di corteggiamento. Questi rituali possono includere movimenti coreografici e drastici cambi di colore. Una volta che la femmina ha accettato le avances del maschio, deposita uno spermatoforo nel suo mantello o nella cavità del corpo. Questo trasferimento spermatico avviene spesso con l'aiuto di un pene, ma alcune specie usano invece un tentacolo. Alcune specie hanno un tentacolo altamente modificato che serve a questo scopo, chiamato un ettocotilo. In molte specie, l'hectocotylus si stacca e rimane all'interno della femmina.
Molti cefalopodi, come seppie e nautilus, muoiono dopo la riproduzione. Altri, come i polpi, covano le loro uova per un po 'di tempo prima di morire. La maggior parte del gruppo di uova di polpo si schiude prima che la madre muoia. Alcune delle specie più piccole vivono solo per circa un anno, mentre le più grandi specie di calamari pelagici vivono per circa sette anni. Poco tempo dopo, la femmina depone le uova a grappolo su una superficie dura. I giovani cefalopodi si schiudono in versioni in miniatura degli adulti.
