Les formes corporelles des nudibranches sont très variées. Ce sont des opisthobranches, une clade qui perd sa coquille après le stade larvaire.
Contrairement à la plupart des autres gastéropodes, ils sont bilatéralement symétriques. Ils ont subi une détorsion secondaire. La plupart des espèces ont des appendices venimeux sur les côtés. Ceux-ci sont utilisés pour dissuader les prédateurs. Beaucoup ont aussi un simple intestin et une bouche avec une radula.
Fait inhabituel pour les mollusques, il leur manque une cavité mantélique. Les nudibranches sont hermaphrodites et possèdent donc un ensemble d'organes reproducteurs pour les deux sexes, mais elles se fécondent rarement elles-mêmes.
La plupart des nudibranches sont carnivores. Certains se nourrissent d'éponges, d'autres de polypes, d'autres de bryozoaires, et certains se nourrissent d'autres limaces de mer, ou, à certaines occasions, de membres de leur propre espèce. D'autres groupes se nourrissent de tuniciers, de bernacles ou d'anémones.
Le nudibranche de surface, Glaucus atlanticus, est un prédateur spécialisé des méduses, comme le Man o' War portugais. Ce mollusque prédateur aspire de l'air dans son estomac pour le maintenir à flot et, à l'aide de son pied musclé, il s'accroche au film de surface. S'il trouve une petite victime, le Glaucus l'enveloppe simplement de sa grande bouche, mais si la proie est un siphonophore plus grand, le mollusque grignote ses tentacules de pêche, celles qui portent les nématocystes les plus puissants. Comme certains autres de son espèce, le Glaucus ne digère pas les nématocystes ; il les utilise plutôt pour se défendre en les faisant passer de son intestin à la surface de sa peau.
Couleurs et défense
Parmi ce groupe, on trouve les créatures les plus colorées de la planète. Au cours de l'évolution, les limaces de mer ont perdu leur coquille et ont développé d'autres mécanismes de défense. Leur anatomie peut ressembler à la texture et à la couleur des plantes environnantes, ce qui leur donne un camouflage (crypsis). Beaucoup ont une coloration intense et brillante, ce qui les avertit qu'elles sont répugnantes ou venimeuses (coloration d'avertissement).
Les nudibranches qui se nourrissent d'hydroïdes peuvent stocker les nématocystes (cellules urticantes) des hydroïdes dans la paroi dorsale du corps. Les nématocystes se déplacent dans le canal alimentaire sans nuire au nudibranche. Ensuite, les cellules sont amenées à des endroits spécifiques du corps postérieur de la créature. Les nudibranches peuvent se protéger des hydroïdes et de leurs nématocystes. On ne sait pas encore comment, mais des cellules spéciales dotées de grandes vacuoles jouent probablement un rôle important. Elles peuvent également absorber les chloroplastes des plantes (organites des cellules végétales utilisés pour la photosynthèse) et les utiliser pour se nourrir.
Une autre méthode de protection est la libération d'un liquide acide par la peau. Une fois que le spécimen est physiquement irrité ou touché par une autre créature, il libère automatiquement la bave.
