See-Elefanten ernähren sich von Fischen und Kopffüßlern wie Tintenfischen. Aber auch andere Weichtiere, Krebstiere, Krill und Algen stehen unter anderem auf dem Ernährungsplan. Sie packen ihre Beute mit ihren kräftigen Zähnen und schlucken diese dann im Ganzen herunter.
Um ihrer Nahrung zu folgen, legen die See-Elefanten erhebliche Strecken von bis zu 20.000 Kilometern jährlich zurück. Während die Bullen vor allem in der Flachsee (Meerestiefen bis zu 200 Metern) jagen, gehen die weiblichen Tiere im offenen Meer auf Nahrungssuche. Aus welchem Grund Männchen und Weibchen bei der Jagd unterschiedlich vorgehen, ist bisher nicht bekannt.
See-Elefanten sind in der Lage, länger und tiefer als andere Robbenarten zu tauchen. Nördliche See-Elefanten erreichen regelmäßig Tiefen von bis zu 800 Metern, ihre südlichen Verwandten sogar bis zu 1000 Metern. Um solche Tiefen zu erreichen und Längen eines Tauchgangs von bis zu zwanzig Minuten auszuhalten, benötigen sie eine große Menge Sauerstoff. Aufgrund ihres enormen Blutvolumens und einem hohen Hämoglobin-Anteil im Blut können die See-Elefanten die benötigte Menge Sauerstoff speichern.
Um den Sauerstoffverbrauch während des Tauchens möglichst gering zu halten, werden nur die wichtigsten Organe weiter mit Sauerstoff versorgt. So werden zum Beispiel die Leber- und Nierentätigkeit wie auch bei Walen währenddessen heruntergefahren. Beim Tauchen wird der Herzschlag von bis zu 120 Schlägen auf 5-15 Schläge pro Minute reduziert. Vor Beginn des Tauchgangs atmen die Tiere aus, um der Taucherkrankheit zu entgehen.