烏賊墨是由烏賊的墨囊中的分泌腺合成的，這種分泌物在遇到敵害時會通過直腸經肛門噴出。烏賊的墨囊是一個非常發達的直腸盲囊，位於內臟團的後腹側，前端為一細長的管子，即墨囊管，在近肛門處與直腸相通，開口附近有兩組環形的括約肌。墨囊內儲存的墨汁量不定，因此其形狀和大小變化較大。例如，對金烏賊而言，其墨囊可重達50克。烏賊墨的合成過程是從酪氨酸開始，經過多巴等步驟，最終合成真正的黑色素。墨囊中的腺體部分由兩類上皮細胞構成：一類是含有黑色素顆粒的柱狀腺細胞，另一類位於腺體頸部的高柱狀細胞，後者極少或不含黑色素。墨囊中的白色纖維縱橫交錯，集結著黑色、藍色、茶色、金色等各種色素，以及豐富的岩藻糖、葡萄糖醛酸、半乳糖等糖轉移酶。這些成分使得烏賊墨具有不同的顏色和特性。