يختلف النظام الغذائي للحيتان باختلاف الأنواع والموقع والوقت من العام.
تتغذى بعض أنواع الحيتان ، مثل حيتان البالين ، على الكريل ، والقشريات الصغيرة التي تشبه الجمبري ، والكائنات الحية الصغيرة الأخرى عن طريق ترشيحها من خلال صفائح البالين الخاصة بها ، والتي تعمل بمثابة غربال. تتغذى حيتان البالين الأخرى ، مثل الحيتان الحدباء ، أيضًا على الأسماك الصغيرة والعوالق.
من ناحية أخرى ، تتغذى الحيتان ذات الأسنان ، مثل الحيتان القاتلة وحيتان العنبر ، على مجموعة متنوعة من الفرائس ، بما في ذلك الأسماك والحبار وأحيانًا الثدييات البحرية الأخرى.
بشكل عام ، تعد الحيتان مكونات مهمة لشبكة الغذاء البحرية ، ويمكن أن يكون لنظامهم الغذائي تأثيرات كبيرة على النظم البيئية التي يعيشون فيها.