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Quelques connaissances sur son comportement ont pu être recueillies lors des rares et éphémères rencontres avec des robots sous-marins. Les spécimens capturés sont souvent endommagés et ne survivent pas plus de deux mois en aquarium. Un environnement artificiel est la seule façon d'observer son comportement lorsqu'il ne se défend pas.
Avec ses longs filaments vélaires déployés, le vampire des abysses a été observé à la dérive dans les profondeurs, porté par les courants océaniques. Si les filaments entrent en contact avec un objet ou si des vibrations sont détectés, il réagit rapidement avec des mouvements acrobatiques. Il est capable de nager à une vitesse équivalant à deux longueurs du corps par seconde, avec un temps d'accélération de cinq secondes. Cependant, la faible endurance de ses muscles l'empêche de parcourir de longues distances.
Contrairement aux céphalopodes vivants dans des climats plus hospitaliers, il ne peut se permettre de dépenser trop d'énergie en se déplaçant constamment. Le vampire des abysses utilise des tactiques originales pour échapper à ses prédateurs, ce qui lui permet d'économiser son énergie. Une telle économie est un élément important de survie dans les grandes profondeur où la nourriture est extrêmement rare. Sa bioluminescence est combinée avec des contorsions de ses huit bras, les mouvements erratiques et les trajectoires évasifs empêchent le prédateur de se concentrer sur sa proie.
Il possède une tactique de défense spéciale appelée « citrouille » ou « posture d'ananas », le vampire des abysses retrousse ses bras sur le corps, hérissant des épines en apparence redoutables (appelées cirrus) réparties sur chaque bras, mais en réalité, elles s'avèrent inoffensives. Le dessous de la cape est fortement pigmenté, masquant la plupart des photophores de l'organisme. Les bras sont regroupés au-dessus de la tête de l'animal afin de détourner l'attaque à distance des zones vulnérables. Si un prédateur lui arrache un bras, le vampire des abysses peut le régénérer.
Les copépodes, les crevettes et les cnidaires constituent les principales proies du vampire des abysses. À peu près tout est connu au sujet de ses habitudes alimentaires, mais compte tenu de son environnement, une fine bouche est peu probable. Le vampire des abysses a été observé parmi les contenus stomacaux de poissons d'eaux profondes, de baleines et de pinnipèdes comme les otaries.