Les loups sont carnivores et se nourrissent principalement de grands mammifères, l'espèce exacte variant selon l'emplacement. Ils complètent également leur alimentation avec des fruits tels que des pommes, des poires, des melons et divers types de baies.
Les loups chassent en meute. En Amérique du Nord, ils abattent de gros animaux comme le wapiti, l'orignal, le bœuf musqué, le caribou, le cerf mulet, le cerf de Virginie, le bison et le mouflon d'Amérique. En Europe et en Asie, ils chassent l'orignal, le cerf, le sanglier, le renne, le bouquetin, le chamois et les chèvres sauvages. Ils éliminent généralement les jeunes, les vieux ou les handicapés des troupeaux. Lorsque les grands animaux sont rares, les loups se nourrissent d'autres types de petits mammifères tels que les renards, les belettes, les marmottes, les lièvres, les blaireaux, les écureuils, les souris et autres rongeurs. Parfois, ils mangent des lézards, des grenouilles, des serpents, de gros insectes et des oiseaux et leurs œufs. Certains chassent le phoque sur les rives de la mer Caspienne, tandis que d'autres dans l'ouest du Canada pêchent le saumon. Au Népal et en Arabie saoudite, on sait que les loups chassent les primates tels que les singes et les babouins.
Lorsque la nourriture est rare, les loups sont connus pour recourir au cannibalisme, attaquant et mangeant les membres de la meute âgés ou blessés. Ils mangent aussi des charognes. Bien qu'ils se nourrissent parfois d'animaux domestiques tels que les vaches et les moutons, les attaques contre les humains sont très rares.