Il criterio primario per la distinzione di ''Allonautilus'' in base ai caratteri della conchiglia è l'ampiezza dell'area ombelicale, che in questo genere è intorno al 20% del diametro massimo della conchiglia, mentre in ''Nautilus'' (anche nelle specie ''N. macromphalus'' e ''N. stenomphalus'', in cui l'ombelico non è ricoperto da un callo), non è superiore al 1016% del diametro. La sezione assiale <ref>cioé parallela all'asse di avvolgimento della conchiglia</ref> del giro è inoltre subquadrangolare (mentre in ''Nautilus'' è sempre ellittica). ''Allonautilus'' mostra anche significative differenze nei tessuti viventi e in particolare nell'apparato riproduttivo rispetto a ''Nautilus''. Studi recenti di ordine biologico, genetico e paleontologico (Ward e Saunders, 1997), permettono di ipotizzare una derivazione recente, nel Pleistocene, di ''Allonautilus'' da ''Nautilus'' (per devoluzione dell'avvolgimento), piuttosto che da forme più antiche poco involute, estinte senza discendenti.
