Todos los seres vivos requieren oxígeno. El oxígeno se encuentra en la atmósfera y en el agua. Las criaturas acuáticas necesitan filtrar el oxígeno del agua y luego descartar el agua para que no se ahoguen. Un pulpo respira de la misma manera que todos los peces respiran, que es a través de las branquias. Las branquias del pulpo se encuentran dentro de la cavidad del manto y salen al exterior del cuerpo. Los requerimientos de oxígeno del pulpo son mayores que los requeridos por otros moluscos y peces. Los pulpos tienen tres corazones, dos de los cuales bombean sangre a través de las dos branquias, donde tiene lugar el intercambio de oxígeno.
La boca de un pulpo

La boca con forma de pico de un pulpo se encuentra en la cavidad de la repisa en La parte posterior de la cabeza bulbosa del pulpo, rodeada por las ocho patas. La boca es la entrada a la cavidad del manto que tiene branquias dentro de ella. El pulpo usa estas branquias para respirar. Se introduce agua en la boca del pulpo y luego se pasa a través de las branquias al cuerpo de agua. A medida que el agua se empuja sobre la superficie de las branquias, la sangre recoge oxígeno en los capilares de las branquias.
Las branquias de un pulpo

Las branquias están formadas por muchos filamentos plumosos. Estos filamentos permiten una mayor superficie a través de la cual pasa el agua oxigenada. Esta gran área de superficie permite que el pulpo recoja más oxígeno por respiración.
El intercambio de oxígeno

El oxígeno es recogido en los capilares por el proceso de un intercambio de contracorriente. El oxígeno se recogerá en los capilares siempre que el nivel de oxígeno sea más bajo en la sangre que en el agua. Cuando se usa el intercambio de contracorriente, el nivel de oxígeno siempre será más bajo en la sangre que en el agua, lo que permite el intercambio continuo de oxígeno entre el agua y la sangre. Esto significa que la sangre viaja en una dirección opuesta en las branquias que la dirección en la que viaja el agua. Esto permite el máximo intercambio de oxígeno por respiración. Debido al sistema muscular del pulpo que contrae la cavidad del manto, forzando el agua oxigenada a través de los filamentos de las branquias, el pulpo puede alcanzar el nivel de saturación de oxígeno del 11 por ciento en su sangre que requiere. La mayoría de los peces y moluscos alcanzan un promedio de saturación de oxígeno del 3 por ciento.
Los corazones de un pulpo

Dos de los tres corazones de un pulpo bombean sangre a través de las branquias. La sangre oxigenada que sale de las branquias regresa al tercer corazón para ser bombeada de regreso al resto del cuerpo. El oxígeno se transporta en la proteína hemocianina en lugar de los glóbulos rojos que se encuentran comúnmente en los mamíferos. La hemocianina se disuelve en el plasma de la sangre, lo que hace que la sangre sea de color azul.