Se alimentan de forma oportunista, depredando sobre todo a invertebrados bentónicos. Varias especies tienen un comportamiento de alimentación especial, incluyendo alimentación por suspensión y adaptaciones para alimentarse de presas específicas.
La mayoría de las especies de estrellas de mar son depredadores generalistas, que se alimentan de moluscos, como almejas, ostras, caracoles, o cualquier otro animal demasiado lento para evadir su ataque (por ejemplo, otros equinodermos o peces casi muertos). Algunas especies son detritívoros, y se alimentan de animales y materia vegetal en estado de descomposición, o de láminas orgánicas adheridas a sustratos. Otros, como los miembros del orden Brisingida, se alimentan de esponjas o de plancton y partículas orgánicas en suspensión. Acanthaster planci consume pólipos de corales, y es parte de la cadena alimenticia en los arrecifes de coral. De vez en cuando, ocurren brotes explosivos de estas estrellas que pueden causar graves daños a los ecosistemas de los arrecifes de coral.68
Algunas estrellas de mar cuentan con órganos especiales que facilitan la captura de presas y la alimentación; Pisaster brevispinus, de la costa del Pacífico de los Estados Unidos, puede utilizar un conjunto de pies ambulacrales especializados para cavar profundamente en los sustratos blandos y extraer sus presas (generalmente almejas).69 Agarrando el marisco, la estrella de mar abre lentamente la cáscara de la presa, agotando su músculo aductor, y luego inserta su estómago evertido hacia una apertura para devorar los tejidos blandos. Para que el estómago evertido pueda ganar entrada, la brecha entre las válvulas sólo necesita ser una fracción de un milímetro de ancho