Este cefalópodo presenta alrededor de 90 tentáculos que carecen de ventosas y cada uno puede contraerse dentro de una vaina. Encima de ellos y de la cabeza se observa un gancho protector, correoso y de gran volumen, que está formado por un repliegue de su piel.  Cuando el animal se refugia dentro de la concha, el gancho actúa como opérculo y tapa la abertura; este gancho no existe en ningún otro cefalópodo. La concha que lo protege está formada por cámaras de las que sólo son visibles los dos últimas, ya que ellas cubren a las más internas, que están separadas por tabiques transversales. A medida que el animal crece, la última cámara, que es en donde el organismo habita, le queda chica y tiene que formar una nueva. Los tabiques llevan en el centro un tubo corto que comunica todas las cámaras, por donde el animal prolonga un cordón de tejido corporal cuya función consiste en secretar gas en el interior de las cámaras vacías haciendo que la concha flote y le permita nadar. El Nautilus puede nadar con sorprendente rapidez, aunque no con tanta velocidad como el calamar. El mecanismo locomotor es idéntico al de los otros cefalópodos, aunque la expulsión de agua por el sifón depende más de la retracción del cuerpo y contracción de los músculos del embudo que de la intervención del manto.