흡혈귀같은 생김새를 지니고 있는 흡혈오징어는 이름과 같이 흡혈을 하지 않고 심해에 떠다니는 유기물 등을 섭취한다. 또한 중생대에 서식하였던 두족류인 벨렘나이트와 같이 다리에 가시가 나있다. 또한 흡혈오징어는 문어와 오징어의 특성을 모두 가지고 있어서 학자들은 문어와 오징어가 흡혈오징어에서 갈라져 나왔다고 생각하기도 한다.
우무문어처럼 큰 머리에 작은 귀처럼 생긴 지느러미가 달렸고 다리 사이사이에 얇은 막이 있는 게 특징이다. 이런 특징을 가진 다리가 박쥐 날개처럼 생겼고 다리의 빨판은 갈고리나 송곳니처럼 생겼다. 새빨간 몸통에 새파란 눈으로 선명한 대조를 보인다. 스피룰라와 마찬가지로 2개의 지느러미 사이에 발광기관을 가지고 있고 어두운 심해에서 검은 먹물은 은폐 효과가 없어 대신 형광색의 빛을 내는 점액질을 뿜는다. 위험한 상황에 처하면 몸을 뒤집어 가시가 바깥으로 나오게 하는 일명 파인애플 자세를 취한다. 흡혈오징어는 광구라고 불리는 빛을 내는 기관으로 덮여 있으며, 1초에서 수 분에 이르는 시간에 걸쳐 방향 감감을 흐트러뜨리는 섬광을 생성할 수 있다.
15cm의 젤리같은 모양의 몸(최대 전체 길이가 약 30cm에 이를 수 있다.)은 위치와 조명 조건에 따라 칡흑 같은 어두운 색부터 연한 붉은색까지 다양하게 나타난다. 피부의 가장자리에 있는 띠는 여덟 개의 다리을 연결하고, 각각은 두꺼운 가시나 극모로 줄지어 있다. 팔의 말단의 절반(몸통에서 떨어진 부분)에만 빨판이 있다. 흡혈오징어의 이름은 습성보다는 이 어두운 색깔과 망토를 덮은 것 같은 띠에서 영감을 받았다.
빛에 따라 붉거나 푸른색으로 보이는 얇고 구형인 눈은 지름이 2.5cm로 동물계에서 가장 크다.
성체는 한 쌍의 작은 지느러미가 맨틀(망토)의 측면으로부터 돌출되어 있다. 귀같은 지느러미는 성체의 주요 추진 수단 역할을 한다.
띠 안에는 촉각이 있는 섬모가 숨겨져 있는 두 개의 주머니가 있다.
광 기둥의 강도와 크기 또한 조절할 수 있다. 작고 하얀 원반처럼 보이는 광기둥은 팔 끝과 두 지느러미 밑부분에서 더 크고 복잡하지만, 덮인 팔의 아랫부분에는 없다. 머리 위에 있는 두개의 더 크고 하얀 부분은 처음에는 광기둥으로 여겨졌으나, 지금은 광수용체로 확인되었다.
흡혈오징어는 대부분의 두족류에서 흔히 볼 수 있는 색소 기관이 잘 발달되지 않았다. 따라서 얕은 곳에 사는 두족류의 극적인 방식으로 피부색을 바꿀 수 없다.
알려진 습성은 무인 해중 작업장치의 한시적 관찰에서 수집되었다. 흡혈오징어는 포획될 때 종종 부상을 당하며 8년 이상 살 수 있다는 가설이 있지만, 수족관에서는 최대 두 달까지 생존한다. 인공적인 환경에서는 비방어적 행동에 대한 신뢰할 만한 관찰이 어렵다. 2014년 5월, 몬터레이 베이 수족관은 최초로 이 종을 전시했다.
두 개의 긴 필라멘트가 전개되면서 흡혈오징어는 깊고 검은 해류를 따라 표류하는 것이 관찰되었다. 필라멘트가 물체와 접촉하거나 진동이 그들에게 영향을 주면 이들은 빠른 곡예 동작으로 원인을 조사한다. 이들은 초당 두 개의 신체 길이만큼 나아갈 속도로 수영할 수 있으며, 가속 시간은 5초이다. 하지만 이들의 약한 근육은 체력을 상당히 제한한다.
더 쾌적한 기후에 사는 친척들과는 달리, 심해 두족류는 장기간의 유영에 에너지를 소비할 여유가 없다. 그들의 낮은 신진대사율과 그러한 깊이의 낮은 먹이 밀도를 고려하여, 흡혈오징어는 에너지를 보존하기 위해 혁신적인 포식자 회피 전략을 사용해야 한다. 적을 만나면 머리 끝을 발광시켜 눈처럼 빛나게 만든다. 동시에 눈을 다리로 뒤집어 가리고 빛의 양을 조절하면서 서서히 작게 만들어 멀리 도망가는 효과를 내서 포식자로부터 탈출을 한다. 앞에서 언급한 발광 점액은 빛나는 팔 끝의 몸 뒤집기, 불규칙한 움직임, 그리고 탈출 궤도과 결합되어 포식자가 여러 표적을 식별하기 어렵게 만든다. 흡혈오징어의 신축가능한 필라멘트는 탐지 및 탈출 방법을 통해 포식자 회피에 더 큰 역할을 한다.
"호박" 또는 "파인애플" 자세라고 불리는 위협에 대한 반응에서, 흡혈오징어는 팔을 몸 위로 뒤집어서 망토 형태를 만들어 가시를 드러내 표면적으로는 무시무시한 큰 형태를 보이지만 무해한 가시이다. 망토 형태의 아랫부분은 짙은 색소로 덮여 있어 대부분의 발광기를 가린다. 빛나는 팔의 끝은 흡혈오징어의 머리보다 훨씬 위에 뭉쳐져 있어서, 공격을 급소로부터 멀어지게 한다. 만약 포식자가 팔 끝을 물어뜯는다면, 흡혈오징어는 팔을 재생시킬 수 있다.
팔은 8개이지만 먹이를 잡을 수 있는 촉수는 부족하다. 대신 먹이를 잡기 위해 두 개의 섬모를 사용한다. 이 섬모들은 먹이를 감지하고 안전하게 하는 데 도움을 주는 많은 감각세포로 구성된 작은 털을 가지고 있다. 이 것들은 음식물을 뭉치기 위해 빨판에서 분비되는 점액과 노폐물을 결합한다.
흡혈오징어는 젤리 모양의 동물성 플랑크톤과 완전한 요각류, 패충류, 단각류, 등각류 등의 잔재를 먹으며 더 큰 먹이를 잡아먹기 위해 물 속에서 일부러 생물 발광 원생물을 교란시키는 독특한 유인 방법을 사용한다.
