Rekiny wielorybowe to filtry. Ich dieta składa się głównie z:
Plankton:
Drobne organizmy, takie jak kopépody, kryle i fitoplankton.
Małe ryby:
Często połkają stada sardynek, anchoisów i śledzi.
Małże i meduzy:
Spożywają też małe małże i okazjonalnie meduzy.
Dzięki ogromnym paszczen i wyspecjalizowanym łuskowym łukom rekiny wielorybowe filtrują te organizmy z wody, płynąc z otwartymi paszczenami. Nie są tradycyjnymi drapieżnikami; nie polują aktywnie, lecz żywią się obfitym planktonem i drobnymi organizmami w swoim otoczeniu.