Bien que le requin-baleine ait une très grande bouche, il se nourrit surtout, mais non exclusivement, de plancton, de plantes microscopiques et d'animaux, bien que le programme Planet Earth de la BBC ait filmé un requin-baleine se nourrissant d'une école de petits poissons.
Ils ne mangent que du plancton ou de très petits poissons parce qu'ils ont de petites dents.