Les nautiloïdes sont un groupe important et varié de céphalopodes marins (Mollusca) de la sous-classe Nautiloidea. Ils sont apparus dans le Cambrien tardif. Le Nautilus est le seul genre survivant.
Les nautiloïdes ont prospéré au début de l'ère paléozoïque, où ils étaient les principaux animaux prédateurs. Ils ont développé une gamme extraordinaire de formes de coquilles. Quelque 2 500 espèces de nautiloïdes fossiles sont connues, mais seules quelques espèces survivent aujourd'hui.
Les nautiloïdes font partie du groupe d'animaux appelés céphalopodes. Les céphalopodes sont une classe avancée de mollusques. Les céphalopodes comprennent également les ammonoïdes, les bélemnites et les coléopodes modernes tels que le poulpe et le calmar.
Traditionnellement, la classification la plus courante des céphalopodes a été une triple division en nautiloïdes, ammonoïdes et coléoïdes. Cet article traite des nautiloïdes au sens large, parfois appelés Nautiloidea sensu lato.
Clairement parlant, les nautiloïdes sont un groupe paraphylétique uni par des caractéristiques primitives (basales) communes que l'on ne trouve pas chez les céphalopodes dérivés. En d'autres termes, ils constituent un grade évolutif qui aurait donné naissance à des ammonoïdes et des coléoïdes. Ils sont définis par l'exclusion de ces deux groupes descendants. Les ammonoïdes et les coléoïdes descendent probablement de bactéries, elles-mêmes issues de nautiloïdes orthoceridés à coquille droite.
Les ammonoïdes (un groupe qui comprend les ammonites et les goniatites) sont des cousins éteints des nautiloïdes qui ont évolué au début du Dévonien, il y a environ 400 millions d'années.