Les esturgeons se nourrissent d’animaux benthiques et principalement d’invertébrés. En eau douce, ils s’alimentent de vers, de larves d’insectes et de crustacés ; en eau saumâtre, de vers et de crustacés ; en eau de mer, essentiellement de vers. Les poissons représentent une part notable de proies pour les adultes.
Les esturgeons ne possèdant pas d'écailles et la lecture de leurs écussons épais et opaques étant difficile, on détermine couramment leur âge en observant à la loupe binoculaire une coupe mince du premier rayon des nageoires pectorales. Cependant, cette technique atrophie la nageoire pectorale, ce qui peut déséquilibrer le poisson.
L’interprétation, fondée sur le postulat de proportionnalité entre la croissance de la pièce osseuse et celle du poisson (loi de LEA), peut être délicate pour les raisons suivantes :
Le cycle de développement de cette espèce anadrome se caractérise par l'existence de deux migrations concernant les adultes et les juvéniles.
Après leur éclosion, les alevins demeurent sur les sites de frai jusqu'en décembre. Ils descendent ensuite progressivement vers la mer. L'alimentation et le comportement des juvéniles en eau douce sont encore très mal connus. Leur régime serait essentiellement constitué de macro-invertébrés comme les Oligochètes (vers de la famille du lombric) et les larves de Chironomidés (vers de vase).
À partir d'avril, pour une raison inconnue, les juvéniles et immatures remontent les eaux estuariennes et y demeurent jusqu'en septembre. Cette zone de migration est caractérisée par des profondeurs supérieures à cinq mètres, des fonds sableux et une température de l'eau proche de 20 °C.
En Gironde, cette migration est appelée « mouvée de la Saint-Jean ».
Durant l'hiver, les adultes et les immatures occupent les abords immédiats de l'estuaire, sur le plateau continental. Les individus les plus jeunes restent dans un rayon de 10 à 30 kilomètres autour de l'embouchure, alors que les adultes les plus âgés peuvent s'en éloigner de plus de 100 kilomètres. Cette zone est caractérisée par des fonds sableux de 20 à 80 mètres.
Dès avril, les géniteurs remontent le fleuve pour s'y reproduire. Selon leur position géographique, les frayères sont occupées de début mai à fin juin.
L'esturgeon européen est protégé par la loi depuis 1982. C'est l'espèce de poisson européen la plus menacée : il ne resterait plus que quelques centaines d'individus. Sa dernière reproduction date de 1994 dans le bassin versant Gironde-Garonne-Dordogne. Les causes de sa disparition sont la surpêche, les barrages et la pollution. Deux centres de recherche travaillent actuellement sur cette espèce : le Cemagref (de Cestas) et l'IGB (Institut de recherche sur l'eau douce de Berlin). Un plan de sauvegarde animé par le WWF (World Wide Fund) est actuellement en cours de création à échelle européenne et un plan de restauration a été initié en 2007 en France.