它们的神经中枢不像脊椎动物那样包在脊椎中，而是长在身体的腹面。无脊椎动物的种类数占动物种类数的95%，对维持整个生物界的生态平衡起着十分重要的作用。
章鱼拥有两个记忆系统，一个是大脑记忆系统（占所有神经细胞的40%），另一个记忆系统（占所有神经细胞的60%）则直接与吸盘相连。
我们人类只有大脑记忆系统，如果我们的四肢想要完成比较复杂的动作，必须由大脑负责控制具体操作步骤。而章鱼则不然。
它的八个腕足内都有独立的神经索，可以独立完成很多复杂的任务。章鱼缺少脑和腕足之间的长时间连接，因此它们时常会“控制不住自己”。
不少专家针对此次事件解释，章鱼的确是一流逃生艺术家，它们不怕孤独，但好奇心浓厚，且脑部神经复杂、视力优良，研究表明它们有能力学习并形成心智地图。
但章鱼还有一个更古怪的力量让生物学家挠破头皮，它们能在体内大量进行动物界十分罕见的 RNA 编辑以改变蛋白质特性与功能。
而不是教条般遵循 DNA 的遗传指令，虽然会因此延缓进化，但 RNA 编辑能力在快速适应环境变化方面相当重要。
