2021 wurden etwa ein Viertel aller weltweit im Meer gefangenen Fische zu Fischmehl verarbeitet.
Fischmehl wird überwiegend als Beimischung zu Futtermitteln genutzt. Seit 2010 wurde rund die Hälfte des produzierten Fischmehls zur Fütterung von Fischen in der Aquakultur eingesetzt (die wiederum ungefähr die Hälfte der Speisefische auf dem Markt bereitstellt). Etwa 20 % der Menge wurde als Schweinefutter und um die 12 % als Hühnerfutter verwendet. Der Preis für Fischmehl pendelt seit 2000 zwischen dem zwei- bis dreifachen von Sojamehl.
Die Biologische Wertigkeit ist abhängig von der Zusammensetzung der Aminosäuren im verwendeten Fisch (siehe auch Protein#Wertigkeit von Proteinen), sie sinkt mit dem abnehmenden Anteil an Fischfleisch. Hochwertiges Fischmehl enthält typischerweise zwischen 60 % und 72 % Protein nach Gewicht.
Das Verfüttern von Tiermehl an Rinder war seit Anfang des 21. Jahrhunderts wegen der BSE-Problematik in der EU verboten. Aufgrund der gestiegenen Preise für pflanzliche Futtermittel darf Fischmehl nach einem EU-Beschluss seit 2017 wieder in der Kälber- und Lämmeraufzucht eingesetzt werden. Auch in der Schweiz darf Fischmehl als Bestandteil von Futtermitteln für Nichtwiederkäuer und von pulverförmigen Milchaustauschfuttermitteln für Kälber unter bestimmten Umständen verwendet werden. Die Verwendung zur Supplementierung von Mischfutter für Hühner wird zunehmend substituiert durch den Einsatz der schwefelhaltigen synthetischen Aminosäure DL-Methionin und des Hydroxyanalogen von Methionin.