Delfíny sú mäsožravce. Živia sa rybami, hlavonožcami a krevetami. Ich dlhé čeľuste s ostrými zubami slúžia skôr na ulovenie ryby, pridržanie a trhanie koristi, ako na jej požutie. Zuby sa počas života nevymieňajú. Ich tvar je kónický. Delfíny sú homodontné, tzn. všetky zuby majú takmer rovnaký tvar.
Tvar a rozmiestnenie zubov sa líši u druhov v závislosti od prijímanej potravy. Rybožravé delfíny ( napr. delfín skákavý ) majú veľmi veľa zubov ( 80 – 150 ). Zuby majú špičku zahnutú dozadu, takže sa môžu zahryznúť do klzkej koristi a nepustiť ju. Delfíny živiace sa mäkkýšmi, napr. guľatohlavé, majú guľatú čeľusť a zuby pomerne riedke. Tie im umožňujú zadržať korisť v ústnej dutine, ale nerozdrvia ju. Delfíny nemajú zuby určené na rozomieľanie potravy.
Ak pozorujeme, akým spôsobom delfín loví a prehĺta korisť, zistíme, že uchopí rybu naprieč, potom ju posúva jazykom, aby bola jej os rovnobežná s jeho. Potom zavrie čeľuste a ryba putuje až do pažeráka. Počas tohto deja je z povrchu tela ryby krčnými svalmi vytláčaná voda, takže delfín nemusí prehĺtať slanú morskú vodu. Vodu získava z telesných tekutín zožratých rýb a metabolických procesov. Za pažerákom sú v tráviacom trakte 4 rozšírené časti, ktoré pripomínajú prežúvavce. Svalovina prvého rozšírenia, takisto ako aj svalovina pažeráka je na povrchu pozdĺžna a prechádza špirálovito alebo kruhovito do nižších vrstiev. Funkciou tejto časti tráviacej trubice je podržať potravu tak dlho, kým nieje takmer celkom natrávená. Potrava nieje potom vyvrhovaná späť do tlamy tak, ako u prežúvavcov. Delfín celkom strávi všetky časti rybieho tela, s výnimkou kostí.
V tlame, pod hrtanom je silný svalový zvierač. Týmto zvieračom sa odstraňuje z povrchu ulovenej ryby voda. Ryba potom prejde hltanom, potom pažerákom a odtiaľ prechádza do „žalúdka“ číslo 1, kde sa potrava hromadí. Je to veľký vakovitý útvar s bielymi a hladkými stenami.
Na prechode z prvého žalúdka do žalúdka č. 2 je tráviaci trakt zúžený, ale toto zúženie je roztiahnuteľné, lebo tu nieje žiadny svalový zvierač. Zložky potravy, ktoré delfíny občas vyvrhujú do vody, môžu byť vyvrhnuté až z druhého žalúdka. Druhý žalúdok je zvláštny tým, že zvonka je takmer guľuvitý a na dotyk akoby naplnený mäkkým tkanivom. Jeho vnútorná strana je pokrytá lištami a žliabkami, pod ktorými je umiestnená svalovina tohto žalúdka.
Žalúdok č. 3 má úplne hladkú stenu s priehlbinami a malými šedými škvrnkami, obyčajne na bielom podklade. Medzi žalúdkami č. 3 a 4 sa nachádza krátky, asi 65 mm dlhý zúžený úsek, ktorého vnútorný priemer je asi 1 cm. Tento úsek tráviacej trubice má veľmi dobre vytvorený kruhový svalový plášť, ktorý má zvieraciu funkciu. Táto časť tráviacej sústavy je analogická vrátniku človeka.
Pre žalúdok č. 4 je typické, že býva naplnený žltou žlčou a že charakteristicky zapácha po výkaloch. Zodpovedá ľudskému dvanástniku. Na mieste vstupu zúženia do žalúdka č. 4 sa nachádza červeno sfarbený prstenec obopínajúci toto ústie a 4 lúčovite sa rozbiehajúce červenavé línie, ktoré sa vnárajú do steny žalúdka. Štvrtý žalúdok sa ďalej zužuje na typické tenké črevo, ale pri východe nie je žiaden svalový zvierač. Vývody pankreasu a žlčníka ústia do žalúdka č. 4. Od tohto žalúdka až po análny otvor tvorí tráviacu trubicu pomerne tenké roztiahnuteľné črevo so stenami, ktorých svalové tkanivo je podobné ako u ostatných cicavcov. V zadnej časti sa črevo trochu rozširuje. Slepé črevo a apendix chýbajú. Celé črevo je v dutine brušnej uložené jednoducho v závese pobrušnice, splývajúcou s chrbtovou stranou telovej dutiny. Žalúdky sú upevnené na bránici, ktorá je asi 60 cm dlhá. črevo končí malým konečníkom so slabým a tenkým svalovým plášťom a veľmi malým análnym otvorom. U samice ústi análny otvor do kloaky.
Výkaly sú buď tekuté, alebo podobné dlhým vláknam, niekedy plávu na hladine, inokedy klesajú ku dnu.
Celý tráviaci systém slúži na zhromažďovanie, zadržiavanie, transportovanie a trávenie potravy, nie na ochranu potravy proti rušivým vplyvom gravitácie. Dôsledkom prudkých pohybov žalúdka pri nádychu a výdychu je to, že 3 horné žalúdky sú silným tkanivom pripútané k bránici.
Štvordielny žalúdok je bohato zásobovaný krvou, zvlášť k žalúdku č. 2 vedú pomerne veľké tepny.
Väčšina požitej stravy sa rozmelňuje v žalúdkoch č. 1 a 2. V žalúdku č. 1 sa potrava zmäkčuje, v žalúdku č. 2 sa rozpadá na malé kúsky a taktiež sa tu vylučujú tráviace šťavy.