Vse živali so razvrščene po sedemdelnem sistemu razvrščanja. Katera vrsta živali je hobotnica, je odvisno od taksonomske ravni, o kateri se razpravlja. Najširša raven je kraljestvo, sledijo mu rod, razred, vrstni red, družina, rod in vrsta. Vse hobotnice spadajo v red Octopoda. Octopoda je del razreda Cephalopoda, kar pomeni, da so hobotnice glavonožci. Cephalopoda je del vrste Mollusca, kar pomeni, da so tudi hobotnice mehkužci.
Razred: Cephalopoda
Hobotnice so glavonožci. Za glavonožce so značilni več rok ali lovk, velike glave in simetrična telesa. Vsi glavonožci živijo v slani vodi. Razdeljeni so v dva podrazreda. Hobotnice skupaj z lignji in sipami pripadajo Coleoidei, glavonožcu mehkega telesa. Glavonožci, ki spadajo v drugi podrazred Nautiloidea, imajo lupine.
Vrsta: Mehkužci
Hobotnice so mehkužci, klasifikacija, ki vključuje polže, kot so polži in polži, školjke, kot so školjke in ostrige, ter več drugih ločenih razredov. Mehkužci sestavljajo več kot 23 odstotkov razvrščenih morskih organizmov, več kot kateri koli drug tip, najdemo pa jih tudi na kopnem in v sladki vodi. Mnogi mehkužci imajo zunanje lupine, drugi, vključno z hobotnicami, pa ne.
Nevretenčarji
Še širše gledano so hobotnice nevretenčarji. Ta klasifikacija vključuje vse živalske vrste, razen tistih, ki pripadajo podfilu Vertebrata, ki vključuje ribe, sesalce, plazilce, ptice in dvoživke. Za nevretenčarje je značilno pomanjkanje hrbtenice.
Protostomi
Hobotnice so protostomi. Ta klasifikacija temelji predvsem na razvoju zarodkov. Vse dvostransko simetrične živali so razdeljene v dve skupini: protostomi in deuterostomi. V začetku razvoja se v zarodku oblikuje udrtina ali depresija, imenovana blastopore. V deuterostomih, ki vključujejo vse vretenčarje, se ta udrtina sčasoma oblikuje v anusu. V protostomih, kot so hobotnice, se blastopore tvorijo v ustih.