Bạch tuộc là động vật ăn thịt ăn cua, trai, mực và cá bằng cách bắt con mồi và sau đó quay trở lại ổ để tiêu thụ. Nhiều phương pháp được sử dụng để lấy phần ăn được của chúng. con mồi từ vỏ, chẳng hạn như kéo nó ra bằng các phần phụ của chúng, sử dụng mỏ ở giữa cánh tay để nghiền nát nó hoặc khoan vào vỏ và tiêm nọc độc gây tê liệt vào bữa ăn vẫn còn sống. Sau khi một con bạch tuộc tiêu thụ con mồi, nó sẽ để lại bộ xương, được gọi là "middens", bên ngoài hang của nó.
Một con bạch tuộc sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để kiếm thức ăn, chẳng hạn như đuổi theo và rình rập, hoặc trong chiến lược phục kích, đột ngột xuất hiện từ một vị trí được ngụy trang và tấn công con mồi. Phương pháp săn mồi của chúng dựa trên thị giác nhạy bén, cho phép chúng sử dụng bốn cặp cánh tay của mình trong các chuyển động phối hợp nhịp nhàng.
Bạch tuộc được cho là dạng sống thông minh nhất của đời sống động vật không xương sống, nhưng mức độ chính xác của khả năng học tập quan sát của chúng là một chủ đề gây tranh cãi nhiều giữa các nhà sinh vật học. Các thí nghiệm liên quan đến mê cung và giải quyết vấn đề đã chỉ ra rằng họ sở hữu cả trí nhớ dài hạn và ngắn hạn. Một số thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chứng minh rằng bạch tuộc có thể dễ dàng được huấn luyện để phân biệt giữa nhiều loại hoa văn và hình dạng. Những người nuôi bạch tuộc làm thú cưng đôi khi ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng khả năng giải quyết vấn đề của nó đã giúp nó có thể thoát khỏi bể của mình và leo lên bể khác để tìm kiếm thức ăn.