Der Grauwal frisst fast ausschließlich während der Sommermonate. Die angefressenen Fettvorräte müssen dann für die lange Wanderung und die Fortpflanzungszeit genügen. Die Nahrung des Grauwals sind hauptsächlich [[Flohkrebs]]e, aber auch Ruderfußkrebse [[Ruderfußkrebs]]e und kleine Fische. Als einziger Wal geht der Grauwal auch am Meeresgrund auf Nahrungssuche. Die Filterung von Bodenbewohnern aus dem Schlamm des Meeresbodens ist eine einzigartige Ernährungsweise unter den Bartenwalen. Hierzu wirbelt er die Ablagerungen am Meeresgrund auf. Dieser Form der Nahrungsaufnahme sind die kurzen und robusten Barten des Grauwals angepasst. Die Grauwale rollen sich auf eine Seite und saugen langsam schwimmend das Bodensediment ein. Mit Hilfe der Barten werden anschließend die nahrungsrelevanten Meerestierchen aus dem Schlamm gefiltert. Meist rollen sich die Wale hierbei auf die rechte Seite, was eine schnellere Abnutzung der rechten Barten verursacht.