Os polvos fêmeas se reproduzem primeiro fertilizando seus óvulos com o esperma de um macho e, em seguida, depositando e cuidando de seus óvulos. Os polvos jovens, no entanto, devem cuidar de si próprios. Eles devem garantir comida e evitar predadores para crescer, amadurecer e, eventualmente, se reproduzir.
Os machos transferem esperma usando um braço especializado denominado hectocotylus. Os machos de muitas espécies simplesmente inserem este braço especializado no manto da fêmea, mas em algumas espécies, o polvo macho realmente separa seu braço e o dá para a fêmea. A fêmea carrega o braço com ela até que esteja pronta para depositar os óvulos, momento em que ela transfere o esperma do braço para os óvulos.
Uma vez fertilizados, os ovos levam até 10 meses para eclodir. Durante este tempo, a fêmea cuida dos ovos diligentemente. Ela não apenas os protege de predadores, mas também areja o ninho, jogando água suavemente sobre eles. Depois que os filhotes nascem, eles podem subir à superfície para viver entre o plâncton ou viajar para o fundo para crescer e se desenvolver. Os polvos não vivem muito; poucos sobrevivem por mais de cinco anos. A maioria dos polvos machos morre logo após o acasalamento.
