הם אוכלים כמה מינים, בעיקר הדיונון הענק, אבל גם הדיונון הקולוסאלי, התמנון, ודגים כגון קרני קרקעית, אבל הדיאטה שלהם היא בעיקר דיונון בינוני. חלק מן הטרף עשוי להיות נתפס בטעות תוך כדי אכילה של פריטים אחרים. רוב מה שידוע על דיונון הים העמוק נלמד מדגימות בבטן דיונון שנלכדו, אם כי מחקרים יותר עדכניים ניתחו ניקויים של דגימות דגים. מחקר אחד שפורסם בסביבות גלפגוס, מצא כי דיונון הלווייתן ממין הוויתן Histiothis (62%), Ancistrus (16%), Octopus (76%) ודיונון דיונון בין דגי דגים גדולים לעומת דגי דגים גדולים נלכדו לעתים קרובות מעל 650 דגימות דגים גדולים. עם זאת, במחקר אחד שנערך ב-2010 באלסקה, נמצא כי דיונון דגימות דגימות דגימות דגימות דגימות דגימות דגימות דגימות דגימות דגימות
גלאפגוס