Les rayons manta sont des mangeoires filtrants, ce qui signifie qu'ils essaient le plancton et d'autres petits organismes de l'eau. Les rayons manta ont une grande bouche large qui pend au dessous de leur tête. Ils nagent la bouche ouverte et utilisent leurs nageoires céphaliques (situées sur les côtés de leur tête) pour diriger l'eau dans leur bouche. L'eau passe ensuite à travers leurs fentes branchiales, qui sont situées sur le dessous de leur corps. Le plancton et d'autres petits organismes sont piégés dans les fentes des branchies et sont ensuite avalés.
Les rayons manta sont connus pour se nourrir en grands groupes, parfois appelés "trains Manta Ray". Ces groupes peuvent être composés de centaines d'individus et peuvent s'étendre pendant plus d'un mile. Les rayons manta suivront souvent les fleurs du plancton et se rassemblent parfois dans les stations de nettoyage, où ils peuvent être nettoyés des parasites par des petits poissons.