제2차 세계대전 중 미 해군이 소나로 해저를 측량하다 밤마다 바다 바닥이 솟아오르는 현상을 발견하였다. 정체는 수백만 마리의 샛비늘치가 만드는 '심해산란층'으로, 낮에는 깊은 바다에 숨었다가 밤이면 수면 가까이 올라와 소나를 반사한 것이었다.

깊은 바다에 잠수하면 술에 취한 것과 같은 증상이 나타나는데, 이를 '마티니 효과'라 한다. 15m를 잠수할 때마다 마티니 한 잔을 마신 만큼 취한다고 하여 붙은 이름이다. 수압이 높아지면 질소가 혈액에 더 많이 녹아들어 신경에 마취 효과를 일으키기 때문이다.

찬물에 얼굴을 담그고 숨을 참으면 '잠수 반사'가 발동한다. 심박수가 10~25% 낮아지고, 팔다리로 가는 혈류를 줄여 심장과 뇌에 산소를 집중시킨다. 모든 포유류에게 존재하는 이 반사는 바다에서 살았던 먼 선조의 흔적이며, 생후 6개월까지의 아기에게서 특히 강하게 나타난다.

문어의 뉴런은 약 5억 개인데, 그중 2/3 이상이 중앙 뇌가 아닌 8개의 다리에 분포해 있다. 뇌가 큰 방향만 지시하면 각 다리가 세부 동작을 독립적으로 처리하는 분산형 신경 구조를 갖추고 있다.

2009년, 줄무늬문어가 코코넛 껍데기를 들고 다니다가 필요할 때 은신처로 사용하는 모습이 관찰되어, 무척추동물 최초의 도구 사용 사례로 기록되었다. 그 외에도 문어는 퍼즐 풀기, 병뚜껑 열기, 수족관 탈출, 관찰 학습까지 해낸다.