头足类有着独特的运动方式。它们通过喷液来产生动力，头部两侧的开口将水吸入体内的柱状空腔之中，然后对其加压，再推动它，将它从漏斗状的附肢之中喷射出来。鹦鹉螺，拥有长直的，流线型的壳，有的长达30英尺（约9米），是古代海洋之中最快的游泳者。有时，化石之中会出现几个鹦鹉壳套在一起，像是一个冰淇淋甜筒，它们也许是受水下暗流的冲击而聚在一起的。
菊石拥有着多种形式的卷曲壳，并且是古代海洋之中最壮观的捕食者。它们的外壳被内部空腔分成好几个部分，其中最里面是气室，各个气室之间的缝合线会因为物种的不同而展现出不同的形式，这对于鉴别不同的菊石种非常重要。气室可以提供浮力，用以平衡不断长大的外壳所产生的重力。大多数的头足类的壳都是在一个竖直的平面之内卷曲，有一些是螺旋卷曲，而其他的大部分则是直的，这种直壳常常使游泳非常困难。鹦鹉螺壳有这么多的多样性，这使得它们在古生代和中生代的地层对比之中相当的重要。在整个中生代时期，菊石的壳的外形在逐渐地改进。头足类是深海之中游泳速度非常快的类型，它们成功地同鱼类展开了竞争。
在大约3.5亿年的时间内，约有10000个菊石种生存在海洋之中。在侏罗纪晚期生存的25个科之中，除了一两个走向了灭绝之外，大部分都顺利地度过了三叠纪末期的灭绝，而别的物种则约有一半走向了灭绝。那些成功地度过了灭绝期的菊石，最终在侏罗纪和白垩纪演化出了大量的科。菊石生活在中等深度的海水之中，同现生的鱿鱼和乌贼外形相似。有一些类型的菊石可以长到相当惊人的尺寸，其卷曲的外壳可以达到7英尺（约2.1米）宽，前后约有20英尺（约6.1米）长或者更长。鹦鹉螺，人们通常称其为活化石，因为它是菊石的唯一活着的近亲，它生活在大约2000英尺（约610米）深的海水之中。
在白垩纪末的大灭绝之后，所有的有壳的头足类都消失了，除了鹦鹉螺，我们在南太平洋和印度洋的深海之内发现了它们。其他的壳不发育的头足类，比如说乌贼，章鱼和鱿鱼。章鱼有一些像是一个从另外一个世界来的生命形式，因为与地球上所有的动物相比，只有章鱼的血液是依靠铜而不是依靠铁来运输氧气。
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