Totenkopfäffchen fressen sowohl pflanzliche als auch tierische Nahrung. Sie ernähren sich vor allem von Insekten sowie von Früchten und Knospen. Aber auch Schnecken, Spinnen oder ab und zu Frösche verschmähen sie nicht.
Totenkopfäffchen vertragen überhaupt keinen Zucker.
Sie dürfen deshalb, wenn sie in Gefangenschaft gehalten werden, auf keinen Fall mit Süßigkeiten gefüttert werden.