Les chauves-souris vampires adultes ne mangent que du sang, tandis que les jeunes chauves-souris vampires se nourrissent du lait de leur mère jusqu'à l'âge de trois mois avant de passer ensuite à un régime sanguin. La chauve-souris vampire commune mange principalement du sang de gros mammifères domestiques comme les chevaux et le bétail, mais il se nourrit occasionnellement de sang humain. Cependant, la chauve-souris vampire aux pattes velues et la chauve-souris vampire aux ailes blanches préfèrent toutes les deux le sang des oiseaux.
Les chauves-souris vampires émergent la nuit de grottes, de vieux bâtiments, d'arbres creux et d'autres dortoirs sombres pour chasser. Lorsqu'ils localisent une proie, ils atterrissent et se dirigent vers elle à quatre pattes. Pour localiser les points sur leurs victimes où le sang coule juste sous la surface, ils utilisent des thermorécepteurs sur leur nez pour détecter la chaleur sur la peau de leurs proies par rayonnement infrarouge. Rampant sur leurs victimes, ils utilisent leurs incisives pointues pour faire une coupe. La salive des chauves-souris vampires contient des anticoagulants qui facilitent la circulation sanguine pendant qu'elles se nourrissent.
En 20 minutes, les chauves-souris vampires peuvent consommer la moitié de leur poids corporel en sang. Bien qu'ils le digèrent rapidement et commencent à uriner peu de temps après s'être nourris, ils sont extrêmement lourds lorsqu'ils tentent de s'envoler. Les chauves-souris vampires sont les seules chauves-souris capables de décoller du sol. Ils s'accroupissent et se jettent jusqu'à 3 pieds dans les airs en battant des ailes. Après s'être nourries, les chauves-souris vampires retournent dans leurs abris pour se percher et finir de digérer leur nourriture.
