I polpi hanno solo un vero cervello, che si trova nella loro testa, avvolto intorno all'esofago. Tuttavia, i polpi hanno altri neuroni, le cellule che formano il cervello, anche in altri luoghi. I polpi hanno un gran numero di neuroni situati vicino agli occhi e altri nelle loro braccia.
Secondo Wired.com, i polpi hanno circa 500 milioni di neuroni in totale. Circa due terzi di questi si trovano nelle braccia delle creature, con il resto diviso tra il vero cervello e le cellule che si accumulano vicino ai nervi ottici. Gli scienziati stanno cercando di saperne di più sul cervello e l'intelligenza dei polpi perché sono così lontanamente imparentati con altri animali intelligenti, come delfini, cani e umani.