Su concha, al ser seccionada sagitalmente, revela una línea de nácar, y se dispone formando un espiral equiangular casi perfecto.
Se trata de una especie nocturna, que llega a vivir hasta 20 años, tiempo inusualmente largo para un cefalópodo.
Sin embargo hubo un tiempo en el que los ejemplares gigantes eran considerados una especie aparte, bajo el nombre de Nautilus repertus, aunque hoy en día está ampliamente aceptada como un sinónimo de Nautilus pompilius pompilius.
En estado adulto puede presentar hasta 30 de esas cámaras, las cuales están separadas entre sí por tabiques.
Una fuerte capucha une la porción visceral del animal a la concha o caparazón, protegiendo su integridad cuando se retrae por completo.
Por fuera quedan a la vista los 90 brazos (más conocidos como cirros porque carecen de ventosas).