Cá nhà táng thường lặn từ 300 đến 800 mét (980 đến 2.620 ft) và đôi khi đến 1–2 kilômét (3.300–6.600 ft) để kiếm ăn. Mỗi lần lặn như thế có thể kéo dài hơn 1 giờ. Thức ăn của chúng bao gồm vài loài động vật, đáng nói nhất là các loài mực khổng lồ, mực khổng lồ Nam Cực, bạch tuộc và nhiều loài cá như các loài cá đuối sống ở đáy nước; tuy nhiên phần chủ yếu trong thực đơn của cá nhà táng là các loài mực ống có kích thước trung bình. Đôi khi một số con vật xui xẻo cũng vô tình bị cá nhà táng nuốt phải cùng với con mồi. Và, phần lớn những thông tin về các loài mực ở biển sâu có được từ việc nghiên cứu những mẩu xác nằm trong bụng cá nhà táng, mặc dù các nghiên cứu gần đây tập trung vào phân của con vật. Một nghiên cứu tại quần đảo Galápagos cho thấy các chi mực Histioteuthis (62%), Ancistrocheirus (16%) và Octopoteuthis (7%) nặng khoảng 12 và 650 gam (0,026 và 1,433 lb) là nạn nhân chủ yếu nhất của cá nhà táng. Việc cá nhà táng săn bắt mực khổng lồ Nam Cực (một loài mực có thể nặng gần 500 kilôgam (1.100 lb)) chưa từng được chứng kiến nhưng các vết sẹo trên da cá nhà táng như trong hình trên rất có thể là do loài mực này gây ra khi con vật có gắng chống trả lại kẻ săn bắt mình. Một nghiên cứu xuất bản và năm 2010 cho thấy có những bằng chứng ám chỉ rằng cá nhà táng cái có thể hợp tác với nhau khi săn bắt những con mực Humboldt.Trong một nghiên cứu trước đó, khảo sát về những con cá nhà táng bị bắt ở eo biển Cook bởi các tàu săn cá voi của Tân Tây Lan, tỉ lệ khối lượng mực: cá trong thức ăn là 1,69:1. Đôi khi, cá nhà táng cũng tiện tay "thuổng" cá tại khu vực hoạt động của các tàu câu dầm, tỉ như các loài cá than và cá vược Chile. Những ngư dân câu dầm ở Vịnh Alaska than phiền rằng cá nhà táng thường xuyên mò lại các khu vực câu dầm của họ để "chôm chỉa" vì lượng cá tập trung nhiều ở đây giúp chúng không phải cất công đi kiếm mồi. Tuy nhiên, tính ra thì số cá ăn trộm được không đáng là bao so với nhu cầu của con vật. Trong một đoạn phim, một con cá nhà táng đực đã "nảy" trong một thời gian rất dài để bắt cá. Loài cá mập miệng to, một loại cá mập lớn và hiếm ở vùng biển sâu, cũng được cho là nằm trong thực đơn của cá nhà táng. Cá mập miệng to từng được quan sát thấy là bị vờn hay bị tấn công bởi ba con cá nhà táng.Sức ăn của cá nhà táng phải nói là đạt tầm cỡ phi thường, cụ thể mỗi ngày chúng tiêu thụ một lượng thức ăn nặng bằng 3 phần trăm trọng lượng cơ thể của mình. Khối lượng thực phẩm hàng năm mà cá nhà táng tuồn vào miệng lên tới 100.000.000 tấn thiếu (91.000.000 t) — lớn hơn cả số lượng hải sản mà con người tiêu thụ trong cùng thời gian.Cho đến nay, các nhà nghiên cứu vẫn chưa rõ tại sao đầu cá nhà táng có kích thước quá lớn so với hàm dưới của nó. Một giả thuyết cho rằng khả năng định vị bằng tiếng vọng dùng trong việc săn mồi của con vật là nguyên nhân khiến đầu của chúng to như vậy. Tuy nhiên, các loại mực - con mồi chính của cá nhà táng - thì lại có đặc tính âm học quá giống với nước khiến cho âm thanh không thể dội lại một cách hiệu quả được. Cấu trúc môi phát âm trên đầu cá nhà táng có thể tạo ra một source level lên tới hơn 230 decibels re 1 micropascal tạu một khoảng cách 1 mét (3,3 ft) – nói cách khác đó là loại âm thanh lớn nhất do một động vật có thể tạo ra, lớn hơn 10–14 dB so với tiếng súng trường loại mạnh nghe từ khoảng cách 1 mét (3,3 ft). Một giả thuyết khác cho rằng tiếng động đó được tạo ra để gây choáng váng cho con mồi, tuy nhiên các thí nghiệm tạo ra âm thanh tương tự không gây ra được thương tổn mong muốn trên mục tiêu.Long diên hương của cá nhà táng được cho là hình thành bởi những mảng mai mực nằm kẹt trong bụng con vật, theo nguyên lý giống như là hình thành ngọc trai. Cụ thể, những mảnh mai mực đã gây kích thích ruột non của cá nhà táng và kích hoạt quá trình tiết ra một chất bôi trơn trong ruột con vật.