Os peixes pelágicos de pequenas dimensões como as sardinhas são geralmente planctonófagos, ou seja, alimentam-se quase passivamente do plâncton disperso na água, que filtram à medida que "respiram", com a ajuda de branquispinhas, que são excrescências ósseas dos arcos branquiais (a estrutura que segura as brânquias ou guelras).
Algumas espécies de maiores dimensões têm também este hábito alimentar, incluindo algumas baleias (que não são peixes, mas mamíferos) e alguns tubarões como os zorros (género Alopias). Mas a maioria dos grandes peixes pelágicos são predadores ativos, ou seja, procuram e capturam as suas presas, que são também organismospelágicos, não só peixes, mas também cefalópodes (principalmente lulas), crustáceos ou outros.
