Ofiary atakuje najczęściej z czatowni (którą może być samotne drzewo, słup lub inne wysokie miejsce), rzadziej z lotu patrolowego. Gdy tylko dostrzeże potencjalną ofiarę, lecąc bezszelestnie, z wyciągniętymi szponami, atakuje ją. Po jej schwytaniu puchacz niesie ją na miejsce, gdzie sam ją zjada lub gdzie przekazuje ją samicy. Mniejsze ofiary połyka w całości, większe musi wstępnie poćwiartować.
Badania wykazały, iż ptaki stanowią do 20% diety puchacza, natomiast ssaki do 60%. Jeśli chodzi o dokładny skład gatunkowy ofiar puchacza, jest on zmienny w zależności od pory roku i regionu. Latem i jesienią puchacze zjadają najchętniej jeże, zające, kaczki i gołębie. Ponadto podczas okresu lęgowego polują także w dzień, chwytając odbywające toki grzywacze. Zimą natomiast chwytają głównie małe ssaki, takie jak np. norniki. Poza tym przez cały rok zdarza im się atakować myszołowy oraz mniejsze sowy. Lokalnie mogą być wyspecjalizowane w chwytaniu jednego rodzaju ofiar, np. karczowników ziemnowodnych w Szwecji, dzikich królików w Prowansji, jeży w niektórych rejonach Niemiec, o ile te są akurat dostępne. Uzupełnienie diety mogą niekiedy stanowić płazy (do 15% udziału w diecie, głównie żaby), gady, owady i chwytane z powierzchni wody lub zbierane z brzegu ryby.