Le léopard de mer passe pour un prédateur vraiment très féroce, parcequ'il lui arrive de tuer des membres de sa propre famille, des phoques crabiers notamment, et de jeunes éléphants de mer. En réalité, les phoques ne représentent qu'une faible proportion de son régimes alimentaire.
Ses proies favorites sont les manchots, qu'il guette à proximité de la surface pour les attaquer par en dessous. Ces derniers sont des nageurs agiles qui parviennent souvent à esquiver leurs attaques. Mais lorsque l'un deux se laisse prendre, il n'a aucune chance d'échapper aux puissantes mâchoires du léopard de mer.
Celui-ci absorbe également une grande quantité de krill, ce zooplancton composé de minuscules crustacés. En fait, il mange tout ce qu'il trouve de consommable : du poisson, des salmars et même, à l'occasion, des oiseaux de mer tels que le pétrel géant, et des charognes.