Welche Verhaltensdaten bekannt sind, wurde aus kurzlebigen Begegnungen mit ROVs gewonnen; die Tiere werden beim Einfangen oft beschädigt und überleben in Aquarien nicht länger als etwa zwei Monate. Eine künstliche Umgebung erschwert die zuverlässige Beobachtung von nicht defensivem Verhalten.
Mit ihren langen Velarfäden wurden Vampirkalmare beobachtet, die in den tiefen, schwarzen Meeresströmungen dahintreiben. Wenn die Fäden ein Wesen berühren oder wenn Vibrationen auf sie einwirken, untersuchen die Tiere mit schnellen akrobatischen Bewegungen. Sie sind in der Lage, mit Geschwindigkeiten zu schwimmen, die zwei Körperlängen pro Sekunde entsprechen, mit einer Beschleunigungszeit von fünf Sekunden. Ihre schwache Muskulatur schränkt die Ausdauer jedoch erheblich ein.
Im Gegensatz zu ihren Verwandten, die in gastfreundlicheren Tiefen leben, können es sich Tiefsee-Kopffüßer nicht leisten, ihre Energie in langwierigen Flügen zu verbrauchen. Angesichts ihrer geringen Stoffwechselrate und der geringen Beutedichte in solchen Tiefen müssen Vampirkalmare innovative Raubtier-Vermeidungsstrategien anwenden, um Energie zu sparen. Ihr bereits erwähntes biolumineszentes "Feuerwerk" wird mit dem Knirschen glühender Arme, unregelmäßigen Bewegungen und Fluchtbahnen kombiniert. Diese Eigenschaften machen es einem Raubtier schwer, sich zu Hause niederzulassen.
In einer Bedrohungsreaktion, die als "Kürbis-" oder "Ananas-Haltung" bezeichnet wird, kehrt der Vampirkalmar seine bekleideten Arme zurück über den Körper und präsentiert eine scheinbar größere Form, die mit furchterregend aussehenden, aber harmlosen Stacheln (Cirri genannt) bedeckt ist. Die Unterseite des Umhangs ist stark pigmentiert und verdeckt die meisten Fotophoren des Körpers. Die glühenden Armspitzen sind weit über dem Kopf des Tieres zusammengedrängt und lenken den Angriff von kritischen Bereichen ab. Wenn ein Raubtier eine Armspitze abbeißen würde, kann der Vampirkalmar sie regenerieren.
Kopffüßer, Garnelen und Nesseltiere wurden alle als Beute von Vampir-Tintenfischen gemeldet. Über ihre Fressgewohnheiten ist sonst wenig bekannt. In Anbetracht ihrer Umgebung sind sie wahrscheinlich nicht wählerisch, was ihre Nahrung angeht. Vampirkalmare wurden unter dem Mageninhalt von großen Tiefseefischen, tief tauchenden Walen und Kleinstlebewesen wie Seelöwen gefunden.