Се головоногие раздельнополы, причем иногда половой диформизм выражен очень резко. Примером может служить встречающийся в Средиземном море аргонавт (Argonauta argo), у которого самка довольно крупная и имеет особую ложную раковину, а самец — маленький обычного вида осьминог. Очень часто одна рука самца головоногих превращена в особый придаток — гектокотиль, при помощи которого происходит оплодотворение. Наполненный сперматофорами гектокотиль может иногда отрываться, самостоятельно плавать, змееобразно извиваясь, и заползать в мантийную полость самки. Такие действия гектокотиля дали основание старым исследователям первоначально рассматривать его как самостоятельный паразитический организм.