Koty zębodzielne polowały na duże roślinożercy zamieszkujące ich środowiska. Skład diety zależał od regionu i epoki:
- Mamuty: W pleistocenie Smilodon polował na mamuty (dorosłe i młode).
- Megaterie (ogromne leniowe): Wolne ruchy czyniły je łatwym celem.
- Konie (gatunki prastare): Częsty element diety.
- Jelenie: Różne gatunki dostępne w pleistocenie.
Koty używały taktyki zasedy i pomyślnego ataku. Ich potężne ciała pozwalały szybko zapanować nad dużą ofiarą. Charakterystyczne kły-szable były adaptacją do przebijania grubej skóry i tkanek dużych ssaków.