A vándorsólymok húsévő ragadozómadarak, és étrendjük elsősorban közepes méretű madarakból áll. Vadásznak különféle madarakra, beleértve a galambokat, gerléket, kacsákat, vizes madarakat és dalnokokat. A vándorsólymok esetenként kis emlősöket is megragadnak, mint gőreket és denevéreket, valamint rovarokat és hüllőket. A zsákmány mérete a sólyom méretétől függ: kisebb sólyomok kisebb madarakat és gerincvélteleneket esznek, míg a nagyobbak nagyobb madarakat és emlősöket is képesek legyőzni. Egyes esetekben a vándorsólymok más ragadozómadarakat is megragadnak, mint kisebb karvalyok és vörös sólymok. Általában úgy vadásznak, hogy magasban repülnek, majd zuhanva (stooping) támadják a zsákmányt, a lábukkal ütéve.