磷虾是蓝鲸的主要食物，蓝鲸所吃的这类浮游生物因海洋区域不同而属不同的物种。

在北大西洋，北方磷虾, Thysanoessa raschii, Thysanoessa inermis和Thysanoessa longicaudata是蓝鲸的主要食物。

在北太平洋Euphausia pacficia, Thysanoessa inermis, Thysanoessa longipes, Thysanoessa spinifera和Nyctiphanes symplex是主要食物；而在南极，南极磷虾, Euphausia crystallorophias 和 Euphausia vallentni是蓝鲸的主要食物。 蓝鲸蓝鲸通常捕食它能找到的最密集的磷虾群，这意味着蓝鲸白天需要在深水（超过100米）觅食，夜晚才能到水面觅食。觅食过程中蓝鲸的潜水时间为一般为10分钟。潜水20分钟并不稀奇，最长的潜水时间记录是36分钟（西尔斯,1998年）。蓝鲸捕食的过程中一次吞入大群的磷虾，同时吞入大量的海水。然后挤压腹腔和舌头，将海水经鲸须板挤出。当口中海水排出干净后，蓝鲸吞下剩下的不能穿过鲸须板的磷虾。