Sao biển quay dạ dày từ trong ra ngoài để tiêu thụ thức ăn quá lớn không thể nhét qua miệng nhỏ của nó. Bằng cách quấn bụng quanh một vật thể hoặc nhét nó vào vỏ, sao biển tiêu hóa thức ăn từ bên ngoài, tạo ra chất lỏng mà nó hút vào cơ thể khi rút dạ dày. Sau đó, thức ăn sẽ đi vào môn vị và luôn nằm bên trong cơ thể.
Sao biển có hai dạ dày: dạ dày tim và dạ dày môn vị. Dạ dày tim được tống ra ngoài để tiêu hóa các thức ăn lớn. Quá trình tiêu hóa kết thúc ở dạ dày môn vị.
Sao biển có cảm giác thèm ăn, kích thước và độ trưởng thành của chúng không phụ thuộc vào độ tuổi mà phụ thuộc vào chế độ ăn của chúng. Sao biển ăn trai, trai, sò và các động vật hai mảnh vỏ khác, buộc chặt một vài mút vào vỏ của con mồi và sau đó dùng một lực kéo dài, chậm và liên tục để mở vỏ. Sao biển lớn thậm chí đã được chứng kiến ăn cá nhỏ. Một số loài sao biển bổ sung vào khẩu phần ăn của chúng bằng san hô và tảo hoặc các mảnh thức ăn trong nước.
Khả năng co lại dạ dày độc đáo của sao biển sau khi được đẩy ra có liên quan đến một loại neuropeptide cụ thể. Neuropeptide là các phân tử mà các tế bào thần kinh của não sử dụng để liên lạc với nhau. Điều thú vị là loại neuropeptide đặc biệt này được liên kết về mặt tiến hóa với neuropeptide ở người có nhiệm vụ điều chỉnh sự kích thích và lo lắng.
