Све животиње су категорисане седмоделним системом класификације. Која је врста животиње хоботница зависи од таксономског нивоа о коме се разговара. Најшири ниво је царство, а затим следе род, класа, ред, породица, род и врста. Све хоботнице припадају реду Оцтопода. Оцтопода је део класе Цепхалопода, што значи да су хоботнице главоношци. Кефалопода је део врсте Моллусца, што значи да су хоботнице такође мекушци.
Класа: Цепхалопода
Хоботнице су главоношци. Главоноге се одликују вишеструким рукама или пипцима, великим главама и симетричним телима. Сви главоношци живе у сланој води. Подијељени су у двије поткласе. Хоботнице, заједно са лигњама и сипама, припадају Цолеоидеи, главоношци меког тела. Главоношци који припадају другој подкласи Наутилоидеа имају шкољке.
Тип: Мекушац
Хоботнице су мекушци, класификација која укључује гастроподе попут пужева и пужева, шкољке попут шкољки и острига и неколико других различитих класа. Мекушци чине више од 23 процента класификованих морских организама, више од било ког другог типа, а такође се налазе и на копну и у слатким водама. Многи мекушци имају спољне шкољке, али други, укључујући хоботнице, немају.
Бескичмењаци
Још шире, хоботнице су бескичмењаци. Ова класификација укључује све животињске врсте, осим оних које припадају подфилу Вертебрата, што укључује рибе, сисаре, гмизавце, птице и водоземце. Бескичмењаци се одликују недостатком кичме.
Протостоми
Хоботнице су протостоми. Ова класификација се углавном заснива на ембрионалном развоју. Све билатерално симетричне животиње подељене су у две групе: протостоми и деутеростоми. Почетком развоја, у удубљењу се ствара удубљење или удубљење звано бластопоре. У деутеростомима, који укључују све кичмењаке, овај удубљење се на крају формира у анусу. У протостомима попут хоботница, бластопоре се формирају у устима.