Vandrefalker er kjøttetende rovfugler, og kosten deres består primært av middels store fugler. De jakter en rekke fugler, inkludert duer, torter, ender, vadefugler og sangfugler. Vandrefalker tar av og til også små pattedyr som gnagere og flaggermus, samt insekter og reptiler. Byttestørrelsen avhenger av falkens størrelse; mindre falker kan spise mindre fugler og virvelløse dyr, mens større falker er i stand til å ta større fugler og pattedyr. I enkelte tilfeller har vandrefalker vært kjent for å ta andre rovfugler, som mindre høker og tårnfalk. De jakter typisk ved å fly høyt på himmelen og så stoope (dykke i hastighet) på sitt bytte, treffende dem med føttene.