Cá heo là động vật săn mồi cơ hội, năng động, ăn nhiều loại cá, mực và động vật giáp xác khác nhau. Chế độ ăn của chúng thay đổi tùy theo địa lý sẵn có. Cá và mực là chủ yếu của cá heo xa bờ, và cá heo ven biển chủ yếu dựa vào cá và động vật không xương sống sống ở tầng đáy.
Cá heo mũi chai trưởng thành có xu hướng ăn 4 đến 6% tổng trọng lượng cơ thể hàng ngày. Một bà mẹ cho con bú có thể mất tới 8%. Thay vì nhai con mồi, cá heo chà xát hoặc lắc những con cá lớn dưới đáy đại dương để tách ra những khối có kích thước phù hợp. Chúng có dạ dày ngăn cách, giúp chúng tiêu hóa thức ăn rất nhanh.
Cá heo là những kẻ săn mồi rất thông minh. Họ đi theo các tàu đánh cá thương mại, ăn cá hoặc tôm bị bỏ đi là chuyện bình thường. Chúng thường săn mồi hợp tác, bầy đàn cá với nhau và sau đó thay phiên nhau kiếm ăn khối lượng đặc. Họ cũng săn cá riêng lẻ khi có cơ hội.
Một số loài cá heo đánh cá khỏi mặt nước bằng sán của chúng và sau đó tấn công con mồi đang choáng váng. Một số loài khiến con mồi của chúng dễ bị tổn thương bằng cách lùa chúng lên bãi biển. Người ta đã tìm thấy cá heo ngoài khơi với cá biển sâu trong bụng, đây là bằng chứng cho thấy chúng có thể lặn sâu hơn 1.600 feet.
