Sve su životinje kategorizirane sedmodijelnim sustavom klasifikacije. Koja je vrsta životinje hobotnica ovisi o taksonomskoj razini o kojoj se raspravlja. Najšira razina je kraljevstvo, a slijedi rod, klasa, red, obitelj, rod i vrsta. Sve hobotnice pripadaju redu Octopoda. Hobotnice su dio klase Cephalopoda, što znači da su hobotnice glavonošci. Cefalopoda je dio vrste Mollusca, što znači da su i hobotnice mekušci.
Razred: Cephalopoda
Hobotnice su glavonošci. Glavonošce karakteriziraju višestruki krakovi ili pipci, velike glave i simetrična tijela. Svi glavonošci žive u slanoj vodi. Podijeljeni su u dvije potklase. Hobotnice, zajedno s lignjama i sipama, pripadaju Coleoidei, glavonošci mekog tijela. Glavonošci koji pripadaju drugoj podrazredi Nautiloidea imaju ljuske.
Vrsta: Mekušac
Hobotnice su mekušci, klasifikacija koja uključuje gastropode poput puževa i puževa, školjke poput školjki i kamenica i nekoliko drugih različitih klasa. Mekušci čine više od 23 posto klasificiranih morskih organizama, više od bilo kojeg drugog tipa, a nalaze se i na kopnu i u slatkim vodama. Mnogi mekušci imaju vanjske ljuske, ali drugi, uključujući hobotnice, nemaju.
Beskičmenjak
Još šire, hobotnice su beskralježnjaci. Ova klasifikacija uključuje sve životinjske vrste, osim onih koje pripadaju podfilu Vertebrata, što uključuje ribe, sisavce, gmazove, ptice i vodozemce. Beskičmenjake karakterizira nedostatak kralježnice.
Protostomi
Hobotnice su protostomi. Ova se klasifikacija uglavnom temelji na embrionalnom razvoju. Sve obostrano simetrične životinje podijeljene su u dvije skupine: protostomi i deuterostomi. Početkom razvoja, u embriju se stvara udubljenje ili depresija koja se naziva blastopora. U deuterostomima, koji uključuju sve kralježnjake, ta se udubina na kraju formira u anusu. U protostomima poput hobotnica, blastopore nastaju u ustima.
