يمتلك الأخطبوط أنظمة منفصلة للتعلم البصري والتعلم القائم على اللمس والتذوق الكيميائي، وأظهرت التجارب قدرته على تكوين ذاكرة قصيرة الأمد وأخرى طويلة الأمد. وقد تستمر بعض المعلومات المكتسبة لديه أسابيع أو أشهراً، مما يسمح له بتذكر حلول المسائل ومواقع المخابئ وتمييز المثيرات المرتبطة بالطعام أو الخطر.