Pääjalkaiset (Cephalopoda) on nilviäisluokka, joka kattaa noin 800 lajia. Lähes kaikki nykyiset pääjalkaiset kuuluvat mustekalojen alaluokkaan (Coleoidea). Niiden lisäksi pääjalkaisiin luetaan helmiveneet (Nautiloidea) sekä tyystin sukupuuttoon kuolleet, muinaismeriä hallinneet ammoniitit (Ammonoidea).
Pääjalkaiset ovat kaksikylkisesti symmetrisiä eläimiä, joiden pääosat ovat vaippa, pää sekä päähän suoraan liittyvät lonkerot. Lonkeroita käytetään sekä saalistukseen että liikkumiseen ja niissä on vaihteleva määrä imukuppeja. Lonkeroiden keskellä sijaitsee suu, jossa on kaksi papukaijannokkaa muistuttavaa vahvaa kitiinileukaa sekä raastinkieli (radula). Kaikki pääjalkaiset ovat petoja, jotka syövät muun muassa äyriäisiä ja kaloja.
Pääjalkaisten katsotaan kuuluvan kaikkein pisimmälle kehittyneisiin selkärangattomiin varsinkin hermostonsa puolesta. Aivot ovat suhteellisesti suuremmat kuin muilla nilviäisillä; joidenkin pääjalkaisten älykkyyttä ja oppimiskykyä on verrattu matelijoiden tasoon.Pääjalkaisten silmät ovat erityisen kehittyneet ja niiden rakenne muistuttaa parhaimmillaan läheisesti selkärankaisten kamerasilmää, vaikka onkin täysin riippumattomasti kehittynyt.