Wieloryby szare to wieloryby płetwiaste, które żywią się głównie małymi skorupiakami nazywanymi amfipodami, pobierając je z dna oceanicznego. Do ich diety należą również inne małe bezkręgowce oraz sporadycznie ryby. Za pomocą płetw filtrują pokarm z osadu i wody.
Latem wędrują do zimnych wód arktycznych w celu łowienia, a zimą podążają na południe do cieplejszych wód na potrzeby rozmnażania.