Balenele de spermă sunt carnivore dedicate, al căror regim alimentar constă, în esență, din toată carnea din diferite animale oceanice. Aproximativ 80% din dieta balenelor de spermă este alcătuită din calmar gigantic, restul de 20% amestec eclectic de pește, crustacee și rechini. În timp ce dieta balenelor de spermatozoizi poate fi stabilită cu o anumită certitudine examinându-i conținutul stomacului, animalul vânează la adâncimi extreme și, ca atare, din 2014, întâlnirile cu calmarul gigantic nu au fost niciodată observate direct.
Bomboanele de spermă se scufundă adânc pentru mâncarea lor. Femeile de spermatozoizi de sex feminin sunt cunoscute ca se scufundă până la un kilometru sub suprafață, iar masculii se scufundă mai adânc în căutarea prada. Ei pot rămâne scufundați timp de o oră în timp ce vânează. Lumina soarelui nu penetrează adâncimea la care vânează balenele de spermatozoizi, deci probabil că nu le folosesc ochii disproporționat de mici. Cu toate acestea, ei au un sentiment puternic de ecolocație, care lucrează pentru a izola animalele de pradă în întuneric total. S-au capturat blănuri de sperma, dar sănătoase, ceea ce sugerează că vederea este de importanță secundară pentru balene în colectarea alimentelor.
În timp ce comportamentul de vânătoare al balenelor de spermatozoizi nu a fost niciodată observat în mod direct, multe balene au fost prinse sau împrăștiate cu cicatrici circulare mari pe corpul lor. Aceasta înseamnă că calmarul pe care îl mănâncă se luptă și se luptă până la moarte.
