Všechna zvířata jsou kategorizována sedmidílným klasifikačním systémem. Jaký typ zvířete je chobotnice, záleží na diskutované taxonomické úrovni. Nejširší úrovní je království, následované kmenem, třídou, řádem, rodinou, rodem a druhem. Všechny chobotnice patří do řádu Octopoda. Octopoda je součástí třídy Cephalopoda, což znamená, že chobotnice jsou hlavonožci. Cephalopoda je součástí kmene Mollusca, což znamená, že chobotnice jsou také měkkýši.
Třída: Cephalopoda
Chobotnice jsou hlavonožci. Hlavonožci se vyznačují několika rameny nebo chapadly, velkými hlavami a symetrickými těly. Všichni hlavonožci žijí ve slané vodě. Jsou rozděleny do dvou podtříd. Chobotnice spolu s olihněmi a sépie patří do Coleoidea, hlavonožce s měkkým tělem. Hlavonožci patřící do druhé podtřídy, Nautiloidea, mají mušle.
Kmen: Mollusca
Chobotnice jsou měkkýši, což je klasifikace zahrnující plži, jako jsou hlemýždi a slimáci, mlži jako škeble a ústřice, a několik dalších odlišných tříd. Měkkýši tvoří více než 23 procent klasifikovaných mořských organismů, více než kterýkoli jiný kmen, a nacházejí se také na souši a ve sladké vodě. Mnoho měkkýšů má vnější skořápky, ale jiné, včetně chobotnic, nikoli.
Bezobratlý
Ještě obecněji jsou chobotnice bezobratlí. Tato klasifikace zahrnuje všechny druhy zvířat kromě těch, které patří do podkruhu Vertebrata, který zahrnuje ryby, savce, plazy, ptáky a obojživelníky. Bezobratlí se vyznačují nedostatkem páteře.
Protostomy
Chobotnice jsou protostomy. Tato klasifikace je z velké části založena na embryonálním vývoji. Všechna bilaterálně symetrická zvířata jsou rozdělena do dvou skupin: protostomy a deuterostomy. Na počátku vývoje se v zárodku tvoří důlek nebo deprese nazývaná blastopór. V deuterostomech, které zahrnují všechny obratlovce, se tento zub nakonec formuje do konečníku. V protostomech, jako jsou chobotnice, se blastopór formuje do úst.
