Cá nhám voi là loài có cơ chế lọc thức ăn; kiểu ăn này chỉ tồn tại ở hai loài cá mập còn lại, đó là cá mập phơi nắng và cá mập miệng to. Loài cá này tiêu thụ những sinh vật phù du như giáp xác chân chèo, tôm he, trứng cá, ấu trùng cua đỏ đảo Giáng Sinh[22] cùng các sinh vật trôi nhỏ, chẳng hạn như mực hoặc cá nhỏ.

Các răng nhỏ li ti không giúp ích gì cho quá trình ăn uống của nó, thay vì thế nó hút nước chứa các sinh vật phù du vào qua miệng và đi qua mang lược (có chức năng giữ lại thức ăn) rồi sau đó bị tống ra khỏi bằng mang cung. Những gì mắc lại tại mang lược được nó nuốt hết. Cá nhám voi có thể luân chuyển nước với tốc độ tới 1,7 l/s (3,5 panh (pint) Hoa Kỳ/s). Tuy nhiên, cá nhám voi là loài tích cực săn mồi và chúng phát hiện các mục tiêu như các chỗ có nhiều sinh vật phù du hay cá nhờ các tín hiệu khứu giác chứ không phải luôn luôn chỉ là cơ chế 'hút bụi'.

Theo lời của những thủy thủ thì cá nhám voi tập trung tại các bãi đá ngầm ngoài khơi bờ biển Belize (vùng Caribbean), là nơi có thể bổ sung thêm cho thức ăn thông thường của chúng các loại trứng cá chỉ vàng, được các loài cá này đẻ vào giai đoạn từ tháng 5 đến tháng 7 hàng năm trong khoảng thời gian 6-7 ngày kể từ ngày trăng tròn trong các tháng này.

Thep ước tính thì mỗi ngày một con cá nhám voi con xơi đến 21 kg (46 pound) sinh vật phù du.[23][24]