Živí se převážně malými obratlovci, zvláště hlodavci (hraboši, křečky polními a různými druhy myší), ale loví také ptáky a plazy, občas i hmyz. Průzkumy dokázaly, že dospělý jednotlivec sovy pálené může za noc zkonzumovat jednoho nebo více hlodavců; zato hnízdící pár a jejich mláďata mohou zkonzumovat více jak 1000 hlodavců pouze za jeden rok [3] [4].
Sova pálená má charakteristický elegantní let. Podobně jako ostatní sovy létá i ona nízko a velice tiše, k čemuž jí napomáhá i drobné zoubkování na předních letkách, které rovnoměrně přenáší proud vzduchu přes celé křídlo. Přesně zaměřit kořist i v úplné tmě ji umožňují skvěle vyvinuté smysly, zvláště pak sluch, který dokáže zachytit i kořist, která je několik centimetrů pod sněhem, půdou nebo pískem. V tu chvíli se na kořist vrhá neuvěřitelnou rychlostí, v posledním okamžiku vymrští nohy s ostrými drápy, kterými kořist uchytí a usmrtí. Velice dobře vyvinutý je i zrak, který plní význačnou, ale ne tak podstatnou roli při lovu jako sluch. V porovnání s jinými sovami má sova pálená vyšší rychlost metabolismu, což způsobuje, že vyžaduje větší přínos potravy. Nicméně patří k největším lovcům škodných hlodavců, což oceňují hlavně zemědělci, kteří je mnohdy využívají i na místo jedů a do blízkosti své zemědělské půdy je často dostávají přemístěním jejich hnízd.
Jelikož polyká kořist vcelku, včetně kostí a srsti, musí se těchto nestravitelných částí zbavovat pomocí vydávení vývržků. Tak se děje zhruba 6 až 7 hodin po spolknutí kořisti, kdy se sova připravuje na vyvrhování nestravitelných částí, které svine do vývržku v podobě kostí obalených srstí a peřím a nakonec vydáví; znovu se tak děje zhruba po 24 hodinách.