Các loài động vật chân đầu Coleoid có cơ quan đa bào phức tạp mà chúng dùng để thay đổi màu sắc nhanh chóng. Đây là điều đáng chú ý nhất ở các loài mực nang, mực ống, bạch tuộc có màu sắc rực rỡ. Mỗi khối tế bào sắc tố thống nhất bao gồm một tế bào đơn và nhiều cơ, dây thần kinh, tế bào thần kinh đệm, và các tế bào vỏ[5] Bên trong tế bào sắc tố, các hạt sắc tố được đặt trong một túi đàn hồi, được gọi là cytoelastic sacculus.

Để thay đổi màu sắc, con vật làm biến dạng hình dáng hoặc kích cỡ của túi bởi sự co cơ bắp, qua đó thay đổi độ mờ, tính phản xạ, hoặc độ đục của túi. Điều này khác với cơ chế sử dụng của các loại cá, động vật lưỡng cư và bò sát ở sự thay đổi hình dạng của túi chứ không phải là sự chuyển dời sắc tố ở các túi trong tế bào. Tuy nhiên, hiệu ứng tương tự vẫn xảy ra. Bạch tuộc có thể vận dụng các tế bào sắc tố để hiển thị màu sắc theo từng đợt một cách phức tạp, kết quả là chúng thay đổi rất nhanh những cách phối màu đa dạng.

Các dây thần kinh điều khiển các tế bào sắc tố để được cho là có vị trí trong não theo một mô hình tương tự như các tế bào sắc tố để mà chúng kiểm soát. Điều này có nghĩa các phương thức của sự thay đổi màu sắc phù hợp với phương thức của sự kích hoạt tế bào thần kinh.Do đó có thể giải thích tại sao, khi mà các tế bào thần kinh được kích hoạt lần lượt thì sự thay đổi màu sắc xảy ra theo đợt.[6] Giống như tắc kè hoa, động vật chân đầu sử dụng sự thay đổi màu sắc sinh lý để tương tác với môi trường. Chúng cũng nằm trong số những sinh vật có kỹ năng thích nghi với bối cảnh hay nhất, có khả năng thay đổi sao cho phù hợp với cả màu sắc và kết cấu của môi trường xung quanh chúng với độ chính xác đáng kể.