Tous les animaux sont classés par un système de classification en sept parties. Le type d'animal d'une pieuvre dépend du niveau taxonomique discuté. Le niveau le plus large est le royaume, suivi du phylum, de la classe, de l'ordre, de la famille, du genre et de l'espèce. Toutes les pieuvres appartiennent à l'ordre Octopoda. Octopoda fait partie de la classe Cephalopoda, ce qui signifie que les poulpes sont des céphalopodes. Les céphalopodes font partie du phylum Mollusca, ce qui signifie que les poulpes sont aussi des mollusques.
Classe: Céphalopodes
Les poulpes sont des céphalopodes. Les céphalopodes sont caractérisés par de multiples bras ou tentacules, de grosses têtes et des corps symétriques. Tous les céphalopodes vivent dans l'eau salée. Ils sont divisés en deux sous-classes. Les pieuvres, ainsi que les calmars et les seiches, appartiennent à Coleoidea, le céphalopode au corps mou. Les céphalopodes appartenant à l'autre sous-classe, Nautiloidea, ont des coquilles.
Embranchement: Mollusca
Les poulpes sont des mollusques, une classification qui comprend les gastéropodes comme les escargots et les limaces, les bivalves comme les palourdes et les huîtres, et plusieurs autres classes distinctes. Les mollusques composent plus de 23 pour cent des organismes marins classés, plus que tout autre phylum, et se trouvent également sur terre et en eau douce. De nombreux mollusques ont des coquilles externes, mais d'autres, y compris les poulpes, n'en ont pas.
Invertébré
Plus largement encore, les poulpes sont des invertébrés. Cette classification comprend toutes les espèces animales à l'exception de celles appartenant au sous-embranchement Vertebrata, qui comprend les poissons, les mammifères, les reptiles, les oiseaux et les amphibiens. Les invertébrés se caractérisent par leur absence de colonne vertébrale.
Protostomes
Les poulpes sont des protostomes. Cette classification est basée en grande partie sur le développement embryonnaire. Tous les animaux à symétrie bilatérale sont divisés en deux groupes: les protostomes et les deutérostomes. Au début du développement, une bosse ou une dépression appelée blastopore se forme dans l'embryon. Chez les deutérostomes, qui comprennent tous les vertébrés, cette bosse se forme finalement dans l'anus. Chez les protostomes comme les poulpes, le blastopore se forme dans la bouche.