Раковина спирально закручена в одной плоскости и разделена на камеры. В самой крупной находится тело животного, а остальные служат для всплывания и погружения на определённые глубины, частично наполняясь то воздухом с повышенным содержанием азота, то водой.
Самки меньше самцов: диаметр их раковины — около 11—12 см, против 13—14 у самцов. А новорожденный наутилус имеет длину 2,5 см.
Окрас раковины варьирует у разных представителей, чаще всего он тигровый: на белом фоне поперёк расположены коричневые неровные полосы. Обычно верхняя часть более тёмная, чем нижняя; это является маскировкой от хищников: светлая нижняя часть менее заметна на фоне поверхности воды, а тёмная, наоборот, сливается с морским дном. Внутренняя часть раковины перламутровая.
Наутилусы ведут придонный образ жизни, собирая мёртвых животных и крупные органические остатки — то есть это морские падальщики. Может не питаться весьма долгое время, а также получать пищу всего один раз в месяц, при этом сохраняя жизнеспособность.