Cá voi xanh hầu như chỉ ăn moi lân, với một lượng nhỏ là động vật chân chèo Các loài động vật phù du cá voi ăn tùy vào vùng biển mà nó sống. Ở Bắc Đại Tây Dương là Meganyctiphanes norvegica, Thysanoessa raschii, Thysanoessa inermis và Thysanoessa longicaudata ở Bắc Thái Bình Dương là Euphausia pacifica, Thysanoessa inermis, Thysanoessa longipes, Thysanoessa spinifera, Nyctiphanes symplex và Nematoscelis megalops còn tại Nam Bán Cầu là Euphausia superba, Euphausia crystallorophias, Euphausia valentini, và Nyctiphanes australis.
