หมึกสาย เป็นสัตว์ที่มีความฉลาดมาก จนเชื่อได้ว่าเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่มีความเฉลียวฉลาดที่สุดในโลก จากการทดลองของนักวิทยาศาสตร์พบว่า หมึกสายสามารถที่จะเรียนรู้การเปิดฝาขวดเพื่อจับอาหารได้ ซึ่งเป็นพฤติกรรมมาจากการเรียนรู้มิใช่สัญชาตญาณ รวมถึงสามารถจดจำช่องทางที่จะหลบหนีออกจากที่คุมขังได้ด้วย นอกจากนี้แล้ว ชาวประมงที่จับหมึกสายมาอย่างยาวนานยังรายงานว่า หมึกสายยังมุดเข้าไปในกรงที่เขาวางล่อเพื่อจับเหยื่อกินเป็นอาหารในหลาย ๆ กรง โดยใช้หนวดหนีบชิ้นปลาซาร์ดีนติดตัวไปหลายชิ้น ก่อนที่จะเข้าไปกินอย่างสบายอารมณ์ในกรง ๆ หนึ่ง อีกทั้งหมึกสายในธรรมชาติ ยังเรียนรู้ที่จะมุดเข้าไปในกรงจับล็อบสเตอร์หรือกุ้งมังกรเพื่อที่จะจับกินเป็นอาหารได้ด้วย แม้ล็อบสเตอร์จะหาทางออกไม่ได้ แต่หมึกสายสามารถที่จะมุดหนีออกมาได้อย่างไม่มีปัญหา [7]

หมึกสาย เป็นสัตว์ที่มีวงจรชีวิตสั้น บางชนิดมีอายุแค่ 6 เดือน หรือ 1 ปี บางชนิดที่มีขนาดใหญ่อาจมีช่วงอายุถึง 5 ปี การตายของหมึกสายส่วนใหญ่เกิดขึ้นหลังจากผสมพันธุ์กันแล้ว หมึกสายตัวผู้จะตายลง ขณะที่หมึกสายตัวเมียจะยังมีชีวิตอยู่ต่อไปได้อีกราว 6 เดือน เพื่อดูแลไข่ โดยหมึกสายตัวเมียจะเป็นฝ่ายดูแลไข่ที่วางเรียงตัวไว้ในโพรงหรือผนังถ้ำ โดยที่จะใช้หนวดพัดพาน้ำให้ไหลผ่านเพื่อรับออกซิเจนด้วย ตลอดระยะเวลานี้ หมึกสายตัวเมียจะไม่กินอาหารเลย และจะไม่อยู่ห่างจากไข่ จนกระทั่งไข่ฟักเป็นตัว หมึกสายตัวเมียก็จะตายลง[7]