Sperm balinaları, diyetleri temelde çeşitli okyanus hayvanlarından elde edilen tüm etlerden oluşan özel etçil hayvanlardır. Sperm balinasının diyetinin yaklaşık yüzde 80'i, kalamarın yüzde 20'sini dev kalamardan oluşur. eklektik balık, kabuklular ve köpekbalıkları karışımı. Sperm balinasının beslenmesi, mide içeriğini inceleyerek kesin olarak belirlenmesine rağmen, hayvan, aşırı derinliklerde avlanır ve bu şekilde (2014 itibariyle), dev kalamarla karşılaştığı hiçbir zaman doğrudan gözlemlenmemiştir.
Sperm balinaları yiyecekleri için derinlere dalarlar. Dişi sperm balinalarının, yüzeyin altında bir kilometreye daldığı ve erkeklerin avlarını aramak için daha derine daldığı bilinmektedir. Avlanırken bir saate kadar su altında kalabilirler. Güneş ışığı, sperm balinalarının avlandığı derinliğe nüfuz etmez, bu yüzden muhtemelen orantısız küçük gözlerini kullanmazlar. Bununla birlikte, av hayvanlarını tamamen karanlıkta izole etmeye yarayan keskin bir yankı hissi vardır. Kör ama sağlıklı sperm balinaları yakalandı; bu, görme yeteneğinin balinaların yiyecek toplamadaki ikincil öneme sahip olduğunu gösteriyor.
Sperm balinalarının avlanma davranışları hiçbir zaman doğrudan gözlemlenmemiş olsa da, birçok balina vücutlarında büyük dairesel izlerle yakalandı veya karaya vuruldu. Bu, yedikleri kalamarın mücadele ettiğini ve ölümüne karşı mücadele ettiğini gösterir.
