Le régime principal des requins baleines se compose de plancton, notamment des copépodes, des crevettes, du krill, des méduses, des calmars, de petits poissons et des anchois. Les requins baleines sont des mangeoires filtrants, et ils engloutissent de grandes quantités d'eau, puis filtrent leurs aliments en utilisant des mécanismes de filtration spécialisés dans leurs branchies.