As Baleias verdadeiras não têm dentes, mas sim barbas, uma espécie de duras franjas suspensas no interior da boca. Funcionam como uma rede de malha fina que filtra o alimento da água: a baleia enche a boca de água que depois expulsa fazendo-a atravessar as barbas onde fica retido o alimento, geralmente composto por pequenos crustáceos que fazem parte do plâncton ou ainda peixes (algumas chegam a engolir cardumes inteiros).
A maioria das baleias alimenta-se para todo o ano durante 4 ou 5 meses no Verão. Durante este período, em que o seu peso chega a aumentar até 40%, armazenam energia sob a forma de gordura, utilizada nas migrações para os locais de reprodução.