I capodogli sono carnivori dedicati, la cui dieta è essenzialmente composta da tutte le carni di vari animali oceanici. Circa l'80 per cento della dieta del capodoglio è costituita da calamari giganti, con il restante 20 per cento mix eclettico di pesce, crostacei e squali. Mentre la dieta del capodoglio può essere stabilita con una certa sicurezza esaminando il suo contenuto di stomaco, l'animale caccia a profondità estreme e in quanto tale (come del 2014), i suoi incontri con calamari giganti non sono mai stati osservati direttamente.
I capodogli si tuffano in profondità per il loro cibo. È noto che i capodogli femminili si immergono fino a un chilometro sotto la superficie ei maschi si immergono ancora più in profondità in cerca di preda. Possono rimanere immersi fino a un'ora mentre cacciano. La luce solare non penetra nella profondità alla quale i capodogli cacciano, quindi probabilmente non usano i loro occhi sproporzionatamente piccoli. Hanno, tuttavia, un acuto senso di ecolocalizzazione che lavora per isolare gli animali preda nella totale oscurità. I capodogli ciechi ma sani sono stati catturati, il che suggerisce che la vista ha un'importanza secondaria per le balene nel raccogliere cibo.
Mentre il comportamento venatorio dei capodogli non è mai stato osservato direttamente, molte balene sono state catturate o arenate con grandi cicatrici circolari sui loro corpi. Ciò implica che i calamari mangiano lottano e combattono fino alla morte.
