Les données comportementales connues ont été glanées lors de rencontres éphémères avec des ROV ; les animaux sont souvent endommagés lors de la capture et ne survivent pas plus de deux mois environ en aquarium. Un environnement artificiel rend difficile l'observation fiable des comportements non défensifs.
Avec leurs longs filaments de vélar déployés, les calamars vampiriques ont été observés dérivant dans les courants profonds de l'océan noir. Si les filaments entrent en contact avec une entité, ou si des vibrations les touchent, les animaux font des mouvements acrobatiques rapides. Ils sont capables de nager à des vitesses équivalant à deux longueurs de corps par seconde, avec un temps d'accélération de cinq secondes. Cependant, la faiblesse de leurs muscles limite considérablement leur endurance.
Contrairement à leurs parents qui vivent dans des profondeurs plus hospitalières, les céphalopodes des grands fonds ne peuvent pas se permettre de dépenser de l'énergie dans un vol prolongé. Étant donné leur faible taux métabolique et la faible densité de proies à de telles profondeurs, le calmar vampire doit utiliser des tactiques innovantes pour éviter les prédateurs afin d'économiser de l'énergie. Leurs "feux d'artifice" bioluminescents mentionnés ci-dessus sont combinés avec le tordage de bras incandescents, des mouvements erratiques et des trajectoires de fuite. Ces caractéristiques font qu'il est difficile pour un prédateur de s'installer chez lui.
En réponse à une menace appelée "posture de la citrouille" ou "posture de l'ananas", le calmar vampire renverse ses bras captifs sur le corps, présentant une forme ostensiblement plus grande couverte d'épines à l'aspect effrayant mais inoffensif (appelée cirri). La face inférieure de la cape est fortement pigmentée, masquant la plupart des photophores du corps. Les extrémités des bras incandescents sont regroupées bien au-dessus de la tête de l'animal, ce qui détourne les attaques des zones critiques. Si un prédateur venait à mordre l'extrémité d'un bras, le calmar vampire pourrait le régénérer.
Les copépodes, les crevettes et les cnidaires ont tous été signalés comme des proies du calmar vampire. On ne sait pas grand-chose d'autre sur leurs habitudes alimentaires. Compte tenu de leur environnement, il est peu probable qu'ils soient difficiles à nourrir. On a trouvé des encornets vampires dans le contenu de l'estomac de gros poissons d'eau profonde, de baleines plongeuses et de pinnipèdes tels que des otaries.