Pożywienie thumb|left|Głównym pokarmem muchołówki są muchówki Owady, przeważnie muchówki, błonkówki, a rzadziej motyle, chrząszcze i ważki. Czatuje na ofiary siedząc na wyeksponowanym miejscu, w pozycji niemal pionowej. Po dostrzeżeniu owada zrywa się do krótkiego, zwinnego lotu i chwyta go kłapnięciem dzioba, po czym wzlatuje i powraca na to samo miejsce (stąd wzięła się nazwa ptaka). Może również zbierać owady z liści, zawisając w powietrzu, oraz z ziemi. Przed połknięciem często odłamuje im skrzydła. Jesienią i latem zjada też jagody, ale w przeciwieństwie do innych muchołówek mięsistymi owocami żywi się rzadko. W czasie chłodnych dni zmienia się jej rytm życia – poszukuje pokarmu w koronach drzew i zbiera martwe owady z ziemi. Specjalizacja do chwytania owadów w locie objawia się przez szeroki u podstawy dziób, który powiększają dodatkowo długie szczecinki wyrastające z górnej szczęki.