La mayoría de las especies de murciélagos se alimenta de insectos (polillas, cascarudos, grillos, moscas, mosquitos) por lo que se denominan insectívoros. En Argentina están representados por varias especies, la mayoría de ellas habitantes de las ciudades. Muchos de los insectos de los que los murciélagos se alimentan representan plagas para los cultivos, como por ejemplo las polillas, o son transmisoras de enfermedades al hombre. Es por ello que los murciélagos son excelentes controladores biológicos de plagas.
Los murciélagos insectívoros pueden cazar al vuelo utilizando el uropatagio para atrapar a la presa (caza aérea) o toman el insecto directamente de la superficie donde estén asentados (recogedores). Los primeros se caracterizan por presentar alas largas y estrechas, lo que le permite vuelos rápidos, mientras que los segundos poseen alas cortas y anchas, para poder maniobrar con un vuelo más lento. Los murciélagos que buscan el alimento en espacios abiertos, lejos de la vegetación, emiten llamadas de baja frecuencia que les permite detectar insectos a distancias grandes. Los que se alimentan cerca de la vegetación emiten llamadas de alta frecuencia que detectan los insectos a corta distancia, pero además también se valen de la ecolocación, el olfato y la visión.

Dentro del grupo anterior de carnívoros, se puede describir uno muy especializado que se alimenta de peces, y se denominan piscívoros. Estos se caracterizan por tener patas grandes, con largas garras, y calcar muy desarrollado que les permite atrapar a los peces.
El murciélago caza usando varias estrategias, como búsqueda en altura a más o menos medio metro del agua emitiendo señales. También emplean la búsqueda a baja altura, a unos 10 cm del agua, y colocan el cuerpo paralelo al agua, las patas estiradas hacia atrás y los pies apenas por encima, a unos 2 cm del agua, emitiendo otro tipo de señales. Finalmente, también realizan la búsqueda introduciendo los pies rastillando con sus garras en el agua donde han detectado perturbación, un pez saltando, o una presa localizada por ecolocación.

Los frugívoros se alimentan de una gran variedad de frutos, muchos no palatables para el hombre, contribuyendo a la dispersión de las semillas, y por lo tanto a la regeneración de los bosques.
A diferencia de las aves, los murciélagos comen lejos de la planta madre evitando así la competencia entre esta y la plántula. Los frutos son de colores poco llamativos y fuerte olor, por lo que los murciélagos usan la ecolocalización y el olfato para ubicarlos. Dispersan principalmente plantas pioneras, e introducen semillas de un ambiente secundario a un primario, y viceversa, a través de la lluvia de semillas ya que pueden defecar en vuelo.