Les pélicans consomment presque exclusivement du poisson. Le pélican d’Amérique consomme à l’occasion des salamandres et des écrevisses, alors que le pélican à lunettes prend quelques crustacés. Les tout jeunes poussins sont alimentés avec un liquide régurgité, une sorte de “soupe de poissons”. Dès l’âge de deux semaines, ils sont nourris de poissons régurgités. Peu avant leur envol, les jeunes deviennent souvent plus trapus et plus lourds que leurs parents.
Les pélicans ont l’habitude de pêcher en groupe, un cas très rare de prédation coordonnée parmi les oiseaux. Ils se rassemblent pour former un demi-cercle à la surface de l’eau, et repoussent devant eux les poissons vers les eaux peu profondes du bord. Tout en avançant, ils écartent les ailes et plongent simultanément le bec dans l’eau pour capturer les poissons. Parfois, ils nagent avec les becs immergés tout le temps. Comme leurs becs ont une sensibilité tactile, ils peuvent détecter leurs proies sans les voir. Une autre variante, généralement employée sur les cours d’eau, consiste à former deux rangées parallèles qui nagent l’une vers l’autre. Le poisson n’est presque jamais transporté dans la poche, mais avalé dès sa capture.
Le Pélican brun utilise une technique de pêche totalement différente, qui rappelle celle des fous : lorsqu’en vol il aperçoit un poisson, il plonge tête la première, d’une hauteur de 10 à 20 mètres. Durant cette descente en piqué, les ailes sont maintenues en V, et la tête et le cou tendus vers l’avant. Au moment de l’impact avec la surface de l’eau, les ailes et les pattes sont repoussées vers l’arrière et le bec s’ouvre pour englober le poisson. L’oiseau peut disparaître entièrement sous l’eau. Chaque plongeon ne vise qu’un seul poisson.