A dieta e as estratégias alimentares dos mamíferos marinhos refletem diretamente os
padrões de produtividade primária do ambiente, mesmo que a maioria prede animais
relativamente grandes, distanciados vários níveis dos produtores primários. De um modo
geral os mamíferos marinhos ocupam o limite superior de tamanho dos organismos
marinhos, o que faz com que certos itens alimentares fiquem indisponíveis para eles devido
à disparidade de tamanho. Os misticetos e alguns pinípedes (foca-caranguejeira e focaleopardo) possuem adaptações para consumir presas pequenas (alguns cm de
comprimento), mas nenhum mamífero marinho se alimenta de fitoplâncton.
Os sirênios são os únicos unicamente que se alimentam de produtores primários
(gramíneas marinhas), e sua distribuição é restrita às águas rasas costeiras onde ocorrem
plantas de maior tamanho. Devido à grande quantidade de areia ingerida durante a
alimentação e à relativa “dureza” do alimento, os dentes dos sirênios se desgastam e são
continuamente substituídos por novos dentes. No dugongo há uma substituição vertical e
nos peixes-boi marinhos a substituição é horizontal, com os dentes velhos sendo
empurrados para frente. O trato digestivo de ambas as espécies é muito longo, com o
estômago constituído de um saco simples, seguido de uma ampola duodenal e um par de
divertículos duodenais. O intestino delgado costuma ter metade do tamanho do grosso, e
este último pode chegar a 30m no dugongo e 20m no peixe-boi. A principal área de
absorção parece ser o intestino grosso.
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