Les marlins bleus mangent une grande variété de poissons, notamment du thon et des poissons apparentés, du maquereau et des membres plus jeunes des familles Balistidae et Acanthuridae. Ils mangent aussi des calmars et des crustacés. Les marlins bleus prennent leurs proies en haute mer et au fond de l'océan.
Les balistidae contiennent des balistes souvent aux couleurs vives. Ces poissons peuvent atteindre près de 20 pouces de long et se protéger en érigeant leurs deux premières épines dorsales. Certaines espèces ont également des dents puissantes. Cependant, cela ne semble pas dissuader le marlin bleu.
Les Acanthuridés comprennent des types de poissons chirurgiens, qui ont également une épine dangereuse près de leur queue.
Le thon et le maquereau sont parmi les poissons les plus rapides au monde et sont eux-mêmes des prédateurs très efficaces. Cependant, le marlin bleu est un prédateur au sommet et est également un nageur exceptionnellement rapide. On les a vus nager au moins 7 pieds par seconde. Bien que le thon puisse devenir assez gros, certains peuvent toujours être capturés par un marlin bleu.
Le marlin bleu est un poisson porte-épée, ce qui signifie qu'il a un bec en forme de lance. Il utilise parfois le bec pour chasser. Il chargera à pleine vitesse dans un banc de poissons et le sabrera. Invariablement, certains poissons sont étourdis ou tués. Le marlin retournera ensuite manger.