Με μια πρώτη ματιά η βεντούζα του χταποδιού μοιάζει με την απλή βεντούζα που υπάρχει στα παιδικά βελάκια και στα άγκιστρα που χρησιμοποιούμε για να κολλήσουμε διάφορα μικροπράγματα πάνω σε λείες επιφάνειες. Στην πραγματικότητα είναι ένα εξαιρετικά περίπλοκο όργανο, που μπορεί όχι μόνο να προσκολληθεί πάνω σε αντικείμενα με διαφορετική δύναμη προσκόλλησης, αλλά και να τα χειριστεί χρησιμοποιώντας εξειδικευμένες μυικές ομάδες.

Εχει δύο θαλάμους: Τον εξωτερικό κώνο και την εσωτερική κοτύλη. Οταν προσκολλάται σε ένα αντικείμενο, οι μύες του κώνου δίνουν κατάλληλο σχήμα στο χείλος του, ώστε να ταιριάξει απόλυτα στη συνήθως ανώμαλη επιφάνεια, επιτρέποντας υδατοστεγή σύνδεση. Τότε συσπώνται οι μύες της κοτύλης, προκαλώντας έντονη αρνητική πίεση (υποπίεση) μέσα στο γεμάτο νερό εσωτερικό της βεντούζας, σε σχέση με την πίεση του θαλασσινού νερού απέξω. Αυτή η διαφορά πίεσης είναι που προκαλεί την αναρρόφηση. Οσο περισσότερο συστέλλονται οι μύες της κοτύλης, τόσο μεγαλύτερη υποπίεση δημιουργείται και τόσο πιο δυνατή είναι η προσκόλληση. Την ίδια στιγμή, οι λεγόμενοι ασυναφείς, εξωγενείς μύες επιτρέπουν στο περιστόμιο της βεντούζας να περιστρέψει το αντικείμενο μέχρι και 360 μοίρες, σε μικρή ή και απότομη γωνία ως προς το βραχίονα του χταποδιού, χωρίς να υπάρξει αποκόλληση ή μείωση της διαφοράς πίεσης.

Επιπροσθέτως της σύνθετης μηχανικής λειτουργίας της, η βεντούζα του χταποδιού διαθέτει ένα σύνθετο νευρωνικό κύκλωμα. Ειδικοί νευρώνες, που ονομάζονται χημειοϋποδοχείς, βρίσκονται στο χείλος της, μεταδίδοντας στο κεντρικό νευρικό σύστημα του ζώου πληροφορίες αφής και πίεσης. Αυτοί οι χημειοϋποδοχείς στέλνουν τα σήματά τους διά μέσου ομάδας νεύρων που ονομάζονται γάγγλια και φαίνεται να λειτουργούν ως ο μίνι εγκέφαλος των βεντουζών, αφού όχι μόνο υποδέχονται τα σήματα, αλλά και οργανώνουν συνεκτικές αντιδράσεις σε αυτά. Επειδή τα γάγγλια των βεντουζών συνδέονται το ένα με το άλλο διά μέσου μιας αλυσίδας μεγαλύτερων βραχιονικών γαγγλίων, που ελέγχουν τις κινήσεις των ποδιών του χταποδιού, οι γειτονικές βεντούζες μπορούν να συντονίζουν τις κινήσεις τους χωρίς να απαιτούν συνεχείς οδηγίες από τον εγκέφαλο του ζώου, ώστε, για παράδειγμα, να μεταφέρουν ένα αντικείμενο προς τη μια ή την άλλη κατεύθυνση κατά μήκος του ποδιού. Το πώς ακριβώς ο εγκέφαλος και τα γάγγλια των βραχιόνων και των βεντουζών κατανέμουν μεταξύ τους τα καθήκοντα της νευρικής δραστηριότητας δεν έχει ακόμα διευκρινιστεί.