Có nhiều loài động vật thân mềm thủy sinh hiện diện ở Nam Đại Dương. Loài Adamussium colbecki thuộc lớp thân mềm hai mảnh vỏ thường được tìm thấy tại độ sâu nhỏ hơn 100 m và loài Laternula elliptica cũng sống ở vùng nước nông trên những bề mặt bùn cát. Có khoảng 70 loài động vật chân đầu tồn tại ở Nam Đại Dương, lớn nhất trong số đó là những loài thuộc chi mực khổng lồ (Architeuthis) với chiều dài con cái ước tính tối đa khoảng 13 m (43 ft); chúng là loài động vật không xương sống lớn thứ hai thế giới còn tồn tại, chỉ xếp sau loài Mesonychoteuthis hamiltoni cũng sinh sống ở Nam Đại Dương. Mực gần như chiếm toàn bộ khẩu phần ăn của Thalassarche chrysostoma (hải âu mày đen đầu xám) và cá nhà táng, đặc biệt loài Onykia ingens là mồi ngon của rất nhiều loại động vật khác nhau.