A pesar de pertenecer al orden de los carnívoros, el panda es un animal mayormente herbívoro, alimentándose casi exclusivamente de cerca de treinta especies de caña de bambú (el 99 % de su dieta consiste en bambú). Se sabe que el panda también utiliza insectos y huevos como fuente de proteínas. Es posible que incluya, además roedores y crías de ciervo almizclero.

Como herencia de sus antepasados carnívoros su sistema digestivo no está plenamente adaptado para asimilar las moléculas de celulosa, contenidas en el bambú, por eso necesitan consumir entre 12 y 38 kg de bambú por día, tarea que puede ocuparle hasta catorce horas. Sus fuertes dientes y mandíbulas están adaptados para triturar los troncos del bambú y llegar a su pulpa.

A pesar de que un gran consumo de bambú representa un gran consumo de agua (el 40 % del peso del bambú corresponde a agua, cifra que llega a 90 % en los brotes), el panda bebe frecuentemente agua de riachos o nieve derretida.

En cautiverio su dieta consiste en bambú, caña de azúcar, papilla de arroz, galletas especiales con alto contenido de fibras, zanahoria, manzana y batata.