Szare wilki jadą głównie duże zwierzęta roślinożerne, takie jak jelenie, łosie, łosie, żubry, karibu, piżmowce, owieczki bighorn, renifery i łosie. Gdy jest to konieczne, uzupełniają dietę mniejszymi zwierzętami, takimi jak króliki, zające, bobry, wiewiórki, myszy, ptaki, ryby, węże i jaszczurki. Jedzą też warzywa i owoce, takie jak jabłka, gruszki, jagody i psiankowate. Na obszarach silnie zaludnionych przez ludzi żywią się żywym inwentarzem i śmieciami.
Wilki często polują w paczkach, by sprowadzić duże zwierzęta. Lokalizują potencjalną zdobycz, węsząc ją z wiatrem. Zbliżając się do ofiary ukradkiem, próbują podejść jak najbliżej, nie będąc wykrywanym. Jeśli duża ofiara stoi na swoim terenie, wilki zazwyczaj wycofują się. Jednakże, jeśli ofiara biegnie, wilki gonią. Zazwyczaj biorą ofiarę, gryząc jej bok lub jego gardło, powodując osłabienie podczas krwawienia. Kiedy ofiara schodzi, paczka atakuje ją i zaczyna żarłocznie jeść. Dorosły wilk może spożywać do 20 funtów mięsa podczas jednego karmienia, a czasami je kilka razy dziennie.
Chociaż historycznie istnieje wiele zarejestrowanych przypadków wilków atakujących ludzi, ataki wilków na drapieżnictwo w czasach współczesnych są rzadkie. Kiedy ludzie są ofiarami ataków drapieżnych, są prawie zawsze dziećmi lub kobietami. Ataki występują głównie w północnych lasach Europy i Azji, a rzadko w Ameryce Północnej.
