Caracatițele au până la 15.500 de celule colorate pe fiecare centimetru pătrat de piele.

Cromatoforii sunt organe neuromusculare complexe care conțin saci elastici plini cu pigmenți de culoare roșie, galbenă, maro sau neagră. Spre deosebire de alte animale care folosesc hormoni pentru a-și schimba culoarea, cefalopodele precum caracatița controlează acest proces prin sistemul nervos central. Fiecare cromatofor este înconjurat de o rețea de 15 până la 25 de mușchi radiali care se contractă pentru a expune pigmentul.Cercetările efectuate de instituții precum Marine Biological Laboratory din Woods Hole au demonstrat că acest proces durează mai puțin de 100 de milisecunde. Pe lângă cromatofori, caracatițele folosesc iridofori și leucofori, celule care reflectă lumina pentru a crea nuanțe de albastru, verde și alb metalizat. Această combinație permite crearea unor modele vizuale extrem de detaliate, comparabile cu rezoluția unui monitor modern.Un studiu publicat în jurnalul Nature a evidențiat faptul că pielea caracatiței conține opsine, proteine sensibile la lumină găsite de obicei în ochi. Aceasta sugerează că pielea lor poate „vedea” și reacționa la lumină independent de creier, accelerând procesul de camuflaj. Această adaptare evolutivă este esențială pentru supraviețuire, deoarece caracatițele nu au o carapace protectoare și sunt o pradă vulnerabilă în oceanul deschis.