Az általunk – az egyszerűség kedvéért, összefoglaló néven – rovarevőkként említett denevérfajok valójában nem csak rovarokkal táplálkoznak, legtöbbjük étrendjében más ízeltlábúak (pókok, rákok, skorpiók) is szerepelnek. A denevérfajok körülbelül 70%-a rovarevő; valószínűleg ez volt az ősi táplálkozási forma, a többi típus később jelenhetett meg. A Föld meleg éghajlatú területein a változatos rovarvilág – szezonálisan ugyan eltérő összetételben, de folyamatosan – megfelelő táplálékbázisként szolgál az év bármely időszakában. A mérsékelt égöv alatt már mostohább a helyzet, itt a denevéreknek alkalmazkodni kellett az átmeneti táplálékhiányhoz, ezért a téli időszakot kevésbé aktív formában, hibernált állapotban vészelik át.
A rovarevő denevérek általában kistestűek, így elég fordulékonyak ahhoz, hogy a repülő rovarokat a levegőben kapják el. Ürülékvizsgálatok során kiderült, hogy a rőt koraidenevérek (Nyctalus noctula) elsősorban nagyobb méretű repülő rovarokat – például különböző cserebogarakat – zsákmányolnak. A kis patkósdenevérekről (Rhinolophus hipposideros) a táplálékmaradványok elemzése alapján tudjuk, hogy túlnyomórészt lepkéket és kétszárnyúakat fogyasztanak. A közönséges denevérről (Myotis myotis) kiderült, hogy a táplálékának jelentős részét futóbogarak képezik, ami azt mutatja, hogy a talajfelszínről is vadászik. Ilyenkor mélyrepülésben közelíti meg a talajt, ahová villámgyorsan képes leszállni, hogy zsákmányát – akár az avar alatt is – elkapja. A zsákmány közelében tájékozodását valószínűleg a szaglása segíti.
A sűrű ágak közötti vadászathoz nagy felületű szárnyakra van szükség, amelyek lehetővé teszik a lassú és fordulékony repülést. A barna hosszúfülű-denevérnek (Plecotus auritus) például sokszor lebegnie kell, hogy megtalálja az ágakon, leveleken lapuló, nem repülő rovarokat. Hatalmas fülkagylójának köszönhetően már nagyon halk neszek alapján is képes feltérképezni a zsákmány pontos helyét. A vízi denevérek (Myotis daubentonii) a kisebb tavak felett vadászva gyakran a vízbe esett rovarokat is kiemelik hátsó lábukkal.
Egyes denevérfajok sokszor egészen elképesztő mennyiségű rovart képesek zsákmányolni. A közönséges törpedenevér (Pipistrellus pipistrellus) egy éjszaka alatt akár a saját testsúlyának többszörösét kitevő szúnyogmennyiséget pusztít el. Számítások szerint a brazil szelindekdenevér (Tadarida brasiliensis) néhány nagy kolóniájának összesített rovarfogyasztása a nyári időszakban körülbelül 6000 tonna volt.
Egyes rovarfajok már olyan régóta a denevérek zsákmányállatai, hogy menekülési, védekezési formák kifejlesztésére is „volt idejük”. Bár sokszor elegendőnek bizonyul, ha egyszerűen csak cikázó repüléssel térnek ki a „mindent látó” ultrahangok elől, néhány éjjeli lepke ennél többet tett az „önvédelem” érdekében. Az idők folyamán kifejlődött különleges hallószervükkel képesek a denevérek magas frekvenciájú hangjainak észlelésére, így a rettegett ragadozó közeledtére hirtelen zuhanórepüléssel tűnnek el a látóhatárról. Egyik-másik lepkefaj maga is ad ki ultrahangot, ezzel zavarva meg a közeledő denevért a tájékozódásban.
A hasítottorrú denevérek sok faja – mint az Észak-Amerikában élő Antrozous pallidus – skorpiókkal táplálkozik. Rákokat zsákmányol például a halevő denevér (Myotis vivesi) és a halevő fajok közül a nagy halászdenevér (Noctilio leporinus). Utóbbi faj Costa Rica területén a nedves időszakban főként rovarokat eszik, ám a száraz időszakban áttér a halak és rákok fogyasztására.