Les éthologues et les écologues savent très peu de choses sur le mode de vie de cet animal. On suppose qu’il chasse principalement des proies telles que des chætognathes, de grands poissons, comme la légine australe (Dissostichus eleginoides) et d'autres petits calmars dans les profondeurs de l’océan.
Personne n'a jamais vu un calmar colossal attraper une proie, mais quelques suppositions peuvent être émises d'après le mode de prédation d'autres grands calmars. Les scientifiques pensent qu'il passe une grande partie de son temps avec ses bras et ses tentacules groupés au-dessus de sa tête, dans ce qu'on appelle la position « Cacatoès ». Le calmar colossal peut ainsi voir ses proies en face de lui avec l'aide de la lumière produite par les photophores de ses grands yeux. Pour attraper sa proie, il se propulse vers l'avant et abaisse ses bras et tentacules. Il étire très rapidement ses deux longs tentacules pour agripper sa proie. La rotation des crochets pivotants au bout de ses tentacules empêche la proie de s'échapper et leur permet de s'enfoncer progressivement dans sa chair. Puis le calmar écarte ses huit bras pour exposer une série de crochets et de ventouses. Il rétracte alors ses deux tentacules, jetant la proie dans ses bras, qui l'étreignent aussitôt. La proie immobilisée, le calmar commence à se nourrir en arrachant la chair, petit morceau par petit morceau, à l'aide de son bec. En effet, l'œsophage qui traverse son cerveau est si étroit (10 mm de diamètre), qu'une trop grosse bouchée pourrait provoquer des lésions cérébrales.
Le Dr Rui Rosa de l'Université de Lisbonne affirme, après avoir étudié la physiologie et les habitudes alimentaires d'autres espèces abyssales, que le calmar colossal n'est pas un prédateur aussi vorace et rapide qu'on pourrait le penser. L'équipe a étudié le taux métabolique d'autres espèces de calmar puis extrapolé les données pour correspondre à la taille du calmar colossal, en prenant en compte la basse température de son milieu naturel. Ainsi, le calmar colossal a une consommation quotidienne d'énergie de 300 fois à 600 fois inférieure à celle d'autres grands prédateurs de l'océan austral, tels que les baleines à fanons et baleines à dents. Ces derniers ont le sang chaud et effectuent de grands déplacements contrairement au calmar colossal. Une légine antarctique de 5 kg suffit à un calmar colossal de 500 kg pour survivre pendant 200 jours. La température froide dans laquelle il vit affecte son taux métabolique, il doit donc économiser son énergie en limitant ses déplacements. Il chasse en embusquant ses proies dans la pénombre des abysses ne leur laissant aucune chance de s'échapper avec ses tentacules à crochets rotatifs.
Beaucoup de grands cachalots portent des cicatrices sur le dos susceptibles d’avoir été causées par les crochets d’un calmar colossal. En effet, le calmar colossal est une proie incluse dans le régime alimentaire du grand cachalot, 14 % des becs de calmars trouvés dans l’estomac de ces cachalots sont ceux de calmars colossaux, ce qui indique que le calmar colossal représente 77 % de la biomasse consommée par ces baleines.
Beaucoup d’autres animaux chassent ce calmar, notamment les baleines à bec, la baleine pilote, l’éléphant de mer du Sud, la légine australe, le requin dormeur du Pacifique, et l’albatros (par exemple, l’Albatros hurleur et l’Albatros fuligineux à dos clair). Toutefois, le bec des adultes d’âge mûr n’a été récupéré que chez le cachalot et le requin dormeur du Pacifique, assez grands pour prendre une telle proie, tandis que les autres prédateurs sont limités à la consommation de jeunes spécimens.
La reproduction du calmar colossal reste un mystère. À l'heure actuelle, personne n'a encore trouvé de mâle mature, on ne sait donc rien de son anatomie.