תזונת לווייתן תלויה במיני הלוויתן ובמערכת האקולוגית בה הוא חי. באופן אירוני, כמה ממיני הלווייתנים הגדולים ביותר מתקיימים בחיים הימיים הזעירים ביותר. לווייתנים רבים צורכים דגים ואילו לווייתנים אחרים הם טורפים גדולים של כלבי ים ופינגווינים. בדרך כלל, לווייתנים מחולקים לשתי קטגוריות: ביילין או שיניים. ללווייתני המקל יש צלחות המשמשות כמסננים בפה, מה שמאפשר לאדום גדול יותר מקריל ופלנקטון קטן לפיהם, בעוד לווייתני שיניים שורדים בציד טרף גדול יותר.
קריל
•••Hemera Technologies / Photos.com / Getty Images
כל קריל בודד שוקל רק 1 עד 2 גרם. עם זאת, באופן מצטבר, קריל מהווה את אחת הביומסות הגדולות מכל מיני בעלי חיים על פני כדור הארץ. סרטנים זעירים אלה הם מקור המזון העיקרי עבור מינים רבים של האכלה המסננים של לווייתנים השוכנים הארקטי והאנטארקטיקה, כולל הלוויתן הכחול והגבנון בסכנת הכחדה לוויתן.
פיטופלנקטון
•••CoreyFord / iStock / Getty Images
פיטופלנקטונים הם אצות זעירות בתאים חד קרובים אל פני הים, אותם אוכלים זואופלנקטונים. פיטופלנקטון הוא מקור מזון עיקרי עבור לווייתני בעלים. לווייתני קשת, לווייתנים אפורים ולווייתנים ימניים שורדים על שילוב של פיטופלנקטון וזואופלנקטון.
זואופלנקטון
•••ננסי נהרינג / iStock / Getty Images
זואו-פלנקטונים הם בעלי חיים זעירים וסרטנים, כמו קופודים ורוטבים, כמו גם שלבי הזחל של דגים גדולים יותר וסרטנים (כולל זחלי קריל) הניזונים מפיטופלנקטון. כל לווייתני המפלים שמאכילים פילטר, כמו לווייתני סנפיר ולווייתני סיי, צורכים זואופלנקטון.
דגים, קלמארי ושרימפס
•••Purestock / Purestock / Getty Images
אף על פי שלוויתנים שמאכילים פילטר עלולים לאכול דגים קטנים מאוד, לווייתני השיניים כמו לווייתני טייס, דולפינים ובלוגים, צדים דגים, דיונונים ושרימפס. לווייתני שיניים אוכלים מגוון דגים, מהליבוט השוכן בקרקעית ועד לסלמון השוחה על פני השטח. לעתים קרובות הם טורפים גם את הייק, בקלה, הרינג והריח. על פי ה- NOAA Fisheries, תזונת לווייתני הזרע מורכבת בעיקר מדיונונים גדולים, אך לוויתן זרע גם יאכל כרישים גדולים, גלגיליות ודגים.
יונקים וציפורים ימיים
•••janaph / iStock / Getty Images
הלוויתן הטורף המפורסם ביותר הוא האורקה, המכונה גם "לוויתן הרוצח". אורקות הן לווייתני שיניים, אשר צדים לא רק דגים, שרימפס וקלמארי, אלא אפילו פינגווינים, כלבי ים ולווייתנים אחרים. על פי SeaWorld, אורקות אוכלות יונקים ימיים כמו אריות ים, כלבי ים, סוסים ובלוטות ים, כמו גם לווייתני חרוזים ולווייתני שיניים. בבדיקות תכולת הקיבה של אורקות התגלו זוחלים, דובי קוטב ואפילו איילים.