L'ornitorinco caccia sott'acqua e utilizza sensori nel suo becco per trovare e raccogliere piccole prede che vivono lungo il fondo del fiume o del lago dove cacciano. Rimangono sommersi per 1 o 2 minuti e poi ritornano in superficie per respirare e mangiare la preda.
L'ornitorinco si nutre di invertebrati acquatici, come larve di insetti, scarafaggi, insetti acquatici, girini, vermi, muscoli, lumache, gamberi, uova di pesce e piccoli pesci. Cacciano soprattutto di notte e trascorrono da 10 a 12 ore al giorno a cercare cibo. Mentre è sott'acqua, l'ornitorinco usa lembi di pelle per chiudere gli occhi, le orecchie e le narici, e fa affidamento esclusivamente sugli elettrocettori e sui sensori di pressione nella sua banconota per navigare e trovare la preda. Le piccole prede vengono setacciate da materiale non commestibile e le prede più grandi vengono catturate individualmente.
L'ornitorinco immagazzina il cibo catturato in sacchetti di guance e lo porta in superficie. Masticano il loro cibo usando speciali piastre di macinazione con le corna, e usano piccoli pezzi di ghiaia per aiutare a macinare il loro cibo.
Gli ornitorinchi, in particolare i maschi, sono creature solitarie e non amano entrare in contatto con altri ornitorinchi. Gli ornitorinchi hanno territori di caccia ben definiti ed evitano la caccia allo stesso tempo di altri ornitorinchi.
