В тине протозоа встречаются всевозможные способы питания. Широко представлен древнейший способ — поглощение растворенных в воде веществ поверхностью тела. Такое питание осмотическим путем в мире животных называется сапрозойным. Оно распространено среди животных, обитающих в воде, богатой растворенными органическими и минеральными веществами, а также характерно для эндопаразитов. Столь же широко среди одноклеточных распространен собственно животный тип питания — голозойный, питание оформленной пищей, поглощение которой происходит с помощью специальных образований.
Растительный способ питания встречается преимущественно в классе жгутиковых у тех из них, которые имеют хроматофоры,содержащие пигменты: зеленый хлорофилл, желтый, синеватый и др. Их присутствие обеспечивает аутотрофам фотосинтез, продуктами которого обычно являются из углеводов крахмал и парамил. Ряд окрашенных жгутиковых при определенных обстоятельствах способны переходить к осмотическому и гетеротрофному питанию.
Материалы о зеленых жгутиковых свидетельствуют, с одной стороны, о наличии в подцарстве протозоа организмов, сочетающих в себе морфофизиологические черты двух царств органической природы: животных и растений, с другой — показывают своеобразие их организации и жизненных отправлений.
Органами добычи пищи и транспортировки ее внутрь тела служат: у корненожек — псевдоподии, у жгутиковых — жгутики и иногда близ его основания рот, у инфузорий — ресничный аппарат в предротовой области и реснички всего тела. Это общая схема. Инфузории в добыче пищи используют стрекательные нити, а сосущие инфузории — сосущий аппарат .
Добыча пищи с помощью псевдоподий признается наиболее примитивной (древней). Способность образовывать псевдоподии как временное явление сохранили некоторые одноклеточные из других классов. Амебы и другие корненожки захватывают пищу псевдоподиями по-разному. Так, амебы могут обтекать пищевой комочек, окружать его своими псевдоподиями, могут активно втягивать его внутрь.
В пищевой рацион амеб входят водоросли иногда больших размеров, чем амеба. Электронный микроскоп позволил выяснить детали поглощения крупной добычи. Амеба, накрыв длинную водоросль своим телом, образует псевдоподии, так что водоросль оказывается в образованном ими канале. В стенках канала появляются микропсевдоподии, назначение которых — удерживать пищевой объект. Одновременно происходит втягивание нитчатой водоросли с закручиванием ее внутри тела амебы. Предполагается, что этому способствуют как сокращение самой протоплазмы, так и находящиеся в ней сократимые волоконца.
Прикрепленные к субстрату протозоа питаются преимущественно подвижной пищей, а плавающие — взвешенными в воде частичками детрита и живыми организмами. Скрепленные с субстратом сосущие инфузории способны улавливать своими щупальцами несколько проплывающих мимо инфузорий и поедать их (высасывать). Но бывает и так, когда плавающие хищные инфузории группой нападают на одну жертву и сообща высасывают ее. Среди протозоа есть монофаги и полифаги. Подтверждены экспериментально наличие у инфузорий выбора пищи и способность отличать на основе хеморецепции пищевые частицы — бактерий, дрожжей — от непищевых. В пищевой рацион некоторых протозоа входят и микроскопические животные из многоклеточных.
К дополнительным способам питания можно отнести поглощение продуктов фотосинтеза, продуцируемых симбиотическими хлореллами. Сожительство с ними широко представлено у протозоа. Их присутствие в теле одноклеточных сопровождается значительным повышением положительного фототаксиса (при условии оптимального освещения).
Пища, поступившая внутрь тела, обычно переваривается в пищеварительных вакуолях, которые возникают вместе с приемом пищи. Лишь у некоторых инфузорий (из панцирных) имеется внутри полость, внешне несколько напоминающая пищеварительный тракт метазоа. В случае осмотического питания вакуоли не образуются. Пищеварительные вакуоли содержат ферменты, воздействующие на белки (протеазы), на углеводы (карбогидра-зы) и пр., по функции аналогичные пищеварительным ферментам метазоа. Наблюдения за инфузориями и опыты с применением микрохимических реакций позволили установить железистый характер участков протоплазмы, прилегающих к вакуолям. В общем процесс пищеварения у протозоа аналогичен в самых основных чертах известному для метазоа, но многое остается невыясненным.
Длительность переваривания зависит от особенностей пищи и от ее размеров. Амеба, например, переваривает крупную нитчатую водоросль за 3—5 дней, а мелкую пищу — за несколько часов. Инфузория туфелька, питающаяся в основном бактериями, переваривает содержимое вакуолей примерно за час. Непереваренные остатки у той же инфузории накапливаются в определенном месте перед порошицей. При дефекации одновременно выбрасываются скопившиеся остатки из 4—5 вакуолей. У корненожек при отсутствии пелликулы и вообще более простой организации тела дефекация происходит в разных его участках.