Bạch tuộc cái sinh sản bằng cách cho trứng của chúng thụ tinh với tinh trùng của một con đực, sau đó gửi và chăm sóc trứng của nó. Tuy nhiên, những con bạch tuộc non phải tự chăm sóc cho chúng. Chúng phải đảm bảo thức ăn và tránh những kẻ săn mồi để phát triển, trưởng thành và cuối cùng là tự sinh sản.
Con đực chuyển tinh trùng bằng cách sử dụng một cánh tay chuyên biệt được gọi là heocotylus. Con đực của nhiều loài chỉ cần chèn cánh tay chuyên biệt này vào lớp áo của con cái, nhưng ở một số loài, bạch tuộc đực thực sự tách cánh tay của mình ra và đưa nó cho con cái. Con cái mang theo cánh tay của mình cho đến khi sẵn sàng gửi trứng, lúc đó sẽ chuyển tinh trùng từ cánh tay vào trứng.
Sau khi được thụ tinh, trứng mất đến 10 tháng để nở. Trong thời gian này, con cái chăm chỉ chăm sóc trứng. Cô ấy không chỉ bảo vệ chúng khỏi những kẻ săn mồi mà còn thông khí cho tổ bằng cách thổi nhẹ nước lên chúng. Khi con non nở, chúng có thể trồi lên mặt nước để sống giữa các sinh vật phù du hoặc lặn xuống đáy để sinh trưởng và phát triển. Bạch tuộc không sống lâu lắm; một số ít tồn tại hơn năm năm. Hầu hết các con bạch tuộc đực chết ngay sau khi giao phối.
