Sói xám có xu hướng kiếm ăn theo cơ hội, nhưng chúng chủ yếu săn hươu, nai, tuần lộc, nai sừng tấm, bò rừng, cừu và các động vật có vú từ trung bình đến lớn khác. Chế độ ăn của chúng thay đổi tùy thuộc vào những gì có sẵn . Sói xám cũng thường săn mồi các động vật có vú nhỏ (chẳng hạn như động vật gặm nhấm), bò sát, chim, cá và côn trùng lớn. Khi cần thiết, sói xám sử dụng trái cây và rau quả để bổ sung vào lượng thức ăn của chúng.
Sói xám thường săn theo bầy từ 6 đến 10 con. Việc săn bắn hợp tác cho phép họ giết thành công những con vật lớn. Bầy sói xám có thể di chuyển hơn 12 dặm trong một ngày để tìm kiếm thức ăn. Chỉ trong một lần cho ăn, sói xám có thể ăn hết 20 cân thức ăn. Họ ăn cho đến khi hoàn toàn no. Bên cạnh việc săn bắn, họ cũng vớt xác động vật. Ở những khu vực có người ở, nhiều con sói xám sống nhờ gia súc và rác thải. Sói xám cũng đã từng săn mồi con người, mặc dù hiếm khi.
Để chuẩn bị cho mùa thu và mùa đông, khi thức ăn không có sẵn, sói xám với nguồn cung cấp thức ăn ổn định sẽ tích trữ chất béo ở nhiều vùng khác nhau trên khắp cơ thể chúng. Chúng có khả năng cho ăn nhiều lần trong ngày vì quá trình tiêu hóa chỉ diễn ra trong vài giờ. Điều này cho phép chúng ăn một lượng lớn thịt mà không lãng phí. Sói xám thường ăn dưa, quả mọng, táo và lê trong mùa hoa quả phát triển.
