Všetky zvieratá sú kategorizované podľa sedemdielneho klasifikačného systému. Aký typ zvieraťa je chobotnica, závisí od taxonomickej úrovne, o ktorej sa diskutuje. Najširšou úrovňou je kráľovstvo, za ktorým nasleduje kmeň, trieda, poriadok, rodina, rod a druh. Všetky chobotnice patria do radu Octopoda. Chobotnica je súčasťou triedy Cephalopoda, čo znamená, že chobotnice sú hlavonožce. Cephalopoda je súčasťou kmeňa Mollusca, čo znamená, že mäkkýše sú tiež chobotnice.
Trieda: Cephalopoda
Chobotnice sú hlavonožce. Hlavonožce sa vyznačujú mnohonásobnými ramenami alebo chápadlami, veľkými hlavami a súmernými telami. Všetky hlavonožce žijú v slanej vode. Sú rozdelené do dvoch podtried. Chobotnice patria spolu s kalamármi a sépiami k Coleoidea, hlavonožcovi s mäkkým telom. Hlavonožce patriace do druhej podtriedy, Nautiloidea, majú škrupiny.
Kmeň: Mollusca
Chobotnice sú mäkkýše, čo je klasifikácia, ktorá zahŕňa ulitníky ako slimáky a slimáky, lastúry ako lastúry a ustrice a niekoľko ďalších odlišných tried. Mäkkýše tvoria viac ako 23 percent klasifikovaných morských organizmov, viac ako ktorýkoľvek iný kmeň, a vyskytujú sa aj na pevnine a v sladkých vodách. Mnoho mäkkýšov má vonkajšie škrupiny, ale iné vrátane chobotníc nie.
Bezstavovce
Ešte širšie sú chobotnice bezstavovce. Táto klasifikácia zahŕňa všetky druhy zvierat okrem tých, ktoré patria do kmeňa Vertebrata, ktorý zahŕňa ryby, cicavce, plazy, vtáky a obojživelníky. Bezstavovce sa vyznačujú nedostatkom chrbtovej kosti.
Protostómy
Chobotnice sú protostómy. Táto klasifikácia je založená predovšetkým na embryonálnom vývoji. Všetky obojstranne súmerné zvieratá sú rozdelené do dvoch skupín: protostómy a deuterostómy. Na začiatku vývoja sa v embryu vytvorí priehlbina alebo priehlbina nazývaná blastopór. V deuterostómoch, ktoré zahŕňajú všetky stavovce, sa tento zub nakoniec formuje do konečníka. V protostómoch, ako sú chobotnice, sa blastopór formuje do úst.