มีลักษะเหมือนหมึกผสมกับหอยฝาเดี่ยว เป็นสัตว์ที่ว่องไว ว่ายน้ำได้ดี ตาไม่มีคอร์เนียและเลนส์ เป็นแอ่งบุ๋มจากลำตัวเข้ามา มีน้ำทะเลเข้ามาอาบในชั้นเรตินาจึงรับภาพไม่ได้ เยื่อแมนเทิลมีกล้ามเนื้อหนา มีหนวดที่มากถึง 63–94 เส้น ซึ่งมากกว่าหมึกเสียอีก[5]และมีประสาทสัมผัสที่ทำหน้าที่เหมือนเซนเซอร์สำหรับสัมผัสและรับรู้ความเคลื่อนไหวต่าง ๆ เช่น การหาอาหารและหลบหลีกศัตรู[6] มีเปลือกหุ้มอยู่ภายนอก เปลือกขดเป็นวง มีผนังกั้นภายในตามขวาง แบ่งเป็นช่องอยู่ด้านในคล้ายห้อง ช่องนอกสุดที่มีขนาดใหญ่สุดเป็นช่องที่ตัวหอยอาศัยอยู่ อากาศที่อยู่ในช่องของเปลือกทำให้หอยงวงช้างลอยตัวได้ เมื่อจะดำน้ำลง หอยจะปล่อยอากาศที่อยู่ในช่องเหล่านี้ออกมา แล้วให้น้ำเข้ามาแทนที่ ทำให้ตัวหนักและจมลงได้ อันเป็นหลักการเดียวกับถังอับเฉาในเรือดำน้ำ

หอยงวงช้างว่ายน้ำโดยการพ่นน้ำออกไปทางท่อไซฟอนเช่นเดียวกับหมึก แต่การว่ายน้ำของหอยงวงช้างเป็นไปอย่างช้า ๆ ไม่รวดเร็วเท่าหมึกเนื่องจากมีเปลือก และไม่สามารถเห็นทิศทางที่จะไปได้ เพราะเป็นการว่ายถอยหลัง[6] อาหารที่ชอบกินได้แก่ ปลา, กุ้ง ที่ว่ายน้ำอยู่ใกล้พื้นทะเล หอยงวงช้างมีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศโดยแยกเพศกันเป็นตัวผู้และตัวเมีย การผสมพันธุ์มีความคล้ายคลึงกับหมึก โดยตัวผู้จับถุงเสปิร์มส่งเข้าไปในช่องลำตัวของตัวเมีย ไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิแล้วจะฟักเป็นตัวโดยตรง และไม่มีระยะตัวอ่อน หอยงวงช้างยังพบได้มากที่ติมอร์-เลสเต[7] ส่วนในน่านน้ำไทยมีหอยงวงช้างอยู่จำนวนไม่มากนัก โดยพบทางทะเลอันดามันของมหาสมุทรอินเดีย และไม่พบในอ่าวไทย[8] เป็นสัตว์ที่หากินในเวลากลางคืน โดยในเวลากลางวันจะหลบซ่อนตัวอยู่ในที่ลึก อาจถึง 400 เมตรได้[6]

จากการเลี้ยงในสถานที่เลี้ยง พบว่าหอยงวงช้างมีการวางไข่ โดยจะวางไข่ติดกับก้อนหิน ไข่ใช้ระยะเวลาฟัก 8 เดือน หรือมากกว่าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำ ตัวอ่อนมีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 3 เซนติเมตร แต่อย่างไรก็ตาม จวบจนปัจจุบันยังไม่สามารถเลี้ยงลูกหอยงวงช้างจนกระทั่งโตเต็มวัยได้[9]