Bạch tuộc chỉ có một bộ não thực sự nằm trong đầu, quấn quanh thực quản của chúng. Tuy nhiên, bạch tuộc cũng có các tế bào thần kinh khác, các tế bào hình thành não, ở những nơi khác. Bạch tuộc có số lượng lớn tế bào thần kinh nằm gần mắt và những tế bào khác bên trong cánh tay của chúng.
Theo Wired.com, bạch tuộc có tổng cộng khoảng 500 triệu tế bào thần kinh. Khoảng 2/3 trong số này nằm trong cánh tay của các sinh vật, phần còn lại được phân chia giữa não thật và các tế bào tập trung gần dây thần kinh thị giác. Các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu thêm về bộ não và trí thông minh của bạch tuộc vì chúng có quan hệ họ hàng xa với các loài động vật thông minh khác, chẳng hạn như cá heo, chó và con người.