Cá nhà táng là loài ăn thịt chuyên dụng, có chế độ ăn uống về cơ bản bao gồm tất cả thịt từ các loài động vật sống ở đại dương. Khoảng 80% khẩu phần ăn của cá nhà táng là mực ống khổng lồ, 20% còn lại là sự kết hợp chiết trung của cá, động vật giáp xác và cá mập. Mặc dù chế độ ăn uống của cá nhà táng có thể được xác định một cách chắc chắn bằng cách kiểm tra chất chứa trong dạ dày của nó, nhưng con vật này săn mồi ở độ sâu cực lớn và như vậy (kể từ năm 2014), cuộc chạm trán với mực khổng lồ chưa bao giờ được quan sát trực tiếp.
Cá nhà táng lặn sâu để kiếm thức ăn. Cá nhà táng cái được biết là có khả năng lặn sâu tới hàng km dưới bề mặt, còn những con đực lặn sâu hơn để tìm kiếm con mồi. Chúng có thể bị ngập nước đến một giờ trong khi săn mồi. Ánh sáng mặt trời không xuyên qua độ sâu mà cá nhà táng săn mồi, vì vậy chúng có thể không sử dụng đôi mắt nhỏ không cân xứng của mình. Tuy nhiên, chúng có khả năng định vị bằng tiếng vang nhạy bén, có tác dụng cách ly động vật săn mồi trong bóng tối hoàn toàn. Những con cá nhà táng bị mù nhưng khỏe mạnh đã bị bắt, điều này cho thấy thị lực có tầm quan trọng thứ yếu đối với cá voi trong việc thu thập thức ăn.
Mặc dù hành vi săn mồi của cá nhà táng chưa bao giờ được quan sát trực tiếp, nhưng nhiều con cá voi đã bị bắt hoặc mang những vết sẹo hình tròn lớn trên cơ thể. Điều này ngụ ý rằng những con mực mà chúng ăn phải vật lộn và chiến đấu cho đến chết.
