Los cachalotes son carnívoros dedicados, cuya dieta se compone esencialmente de toda la carne de varios animales oceánicos. Alrededor del 80 por ciento de la dieta del cachalote está compuesta por calamares gigantes, con el 20 por ciento restante Mezcla ecléctica de peces, crustáceos y tiburones. Si bien la dieta del cachalote se puede establecer con cierta certeza al examinar el contenido de su estómago, el animal caza a profundidades extremas y, como tal (a partir de 2014), sus encuentros con calamares gigantes nunca se han observado directamente.
Los cachalotes se sumergen profundamente en busca de su alimento. Se sabe que los cachalotes hembra se sumergen hasta un kilómetro debajo de la superficie, y los machos se sumergen aún más en busca de presas. Pueden permanecer sumergidos hasta por una hora mientras cazan. La luz solar no penetra en la profundidad a la que cazan los cachalotes, por lo que probablemente no usen sus ojos desproporcionadamente pequeños. Sin embargo, tienen un agudo sentido de ecolocación que funciona para aislar a los animales de presa en la oscuridad total. Se han capturado cachalotes sanos pero sanos, lo que sugiere que la vista es de importancia secundaria para las ballenas en la recolección de alimentos.
Aunque el comportamiento de caza de los cachalotes nunca se ha observado directamente, muchas de ellas han sido capturadas o varadas con grandes cicatrices circulares en sus cuerpos. Esto implica que los calamares que comen luchan y luchan hasta la muerte.
