Les pieuvres n'ont qu'un seul vrai cerveau, situé dans leur tête, enroulé autour de leur œsophage. Cependant, les pieuvres ont d'autres neurones, les cellules qui forment le cerveau, à d'autres endroits également. Les pieuvres ont un grand nombre de neurones situés près de leurs yeux et d'autres à l'intérieur de leurs bras.
Selon Wired.com, les pieuvres ont environ 500 millions de neurones au total. Environ les deux tiers d'entre eux sont situés dans les bras des créatures, le reste étant divisé entre le vrai cerveau et les cellules qui s'agglutinent près des nerfs optiques. Les scientifiques essaient d'en savoir plus sur le cerveau et l'intelligence des poulpes, car ils sont très éloignés des autres animaux intelligents, tels que les dauphins, les chiens et les humains.