日本树莺主要食物是鳞翅目成虫和幼虫，占28%，其中有拟尺蠖蛾科、枯叶蛾科、毒蛾科、挟蝶科等昆虫;同翅目成虫和幼虫，占28%，其中有沧味虫科、浮尘子科、蚜虫科等昆虫;直翅目昆虫占9.3%，其中有蝗科昆虫;膜翅目成虫，占4.7%，其中有小蜂科、叶蜂科等昆虫。

其全部食物中昆虫占70%以上，此外，蜘蛛占28%。所吃的食物有蝽象、梨虎、蝗虫、叶甲、蝉、叩头虫科、蚊科、毛虫、蛾等鳞翅目成虫和幼虫，其中以鞘翅目出现次数最多，约占总数的61.1%，其次为鳞翅目昆虫，出现频率少的是襀翅目和半翅目昆虫。