Die ökologische Nische des Großen Tümmlers ist die Rolle und Position, die die Art in ihrer Umwelt einnimmt. Dazu gehört, wie es seinen Bedarf an Nahrung und Unterkunft deckt, wie es überlebt, wie es mit den biotischen und abiotischen Faktoren seiner Umwelt interagiert.
Der Lebensraum von Großen Tümmlern ist die Oberfläche gemäßigter und tropischer Gewässer weltweit, von Küstengewässern bis hin zum offenen Meer. Der Große Tümmler hat zwei Ökotypen, den Küsten-Tümmler und den Offshore-Tümmler. Im Allgemeinen ist der Küstenökotyp an warme, flache Gewässer angepasst und hat einen kleineren Körper und größere Flossen. Diese Delfine leben oft in Häfen, Buchten, Lagunen und Flussmündungen.
Der Offshore-Ökotyp ist an kühlere, tiefere Gewässer angepasst und scheint besser zum Tieftauchen geeignet zu sein. Sein größerer Körper hilft, Wärme zu speichern und sich gegen Raubtiere zu verteidigen. Schwankungen der Wassertemperatur, der Nahrungsbewegungen (hauptsächlich Fische) und der Ernährungsgewohnheiten können für die saisonalen Bewegungen einiger Delfine zu und von bestimmten Gebieten verantwortlich sein. Große Tümmler können in Gruppen von nur 2 Delfinen bis hin zu Gruppen von Hunderten von Delfinen jagen. Am häufigsten sind jedoch Schoten von 2 bis 24 Delfinen.
Flaschendelfine fressen eine Vielzahl von Fischen, Tintenfischen und Krustentieren. Ein erwachsener Delfin kann täglich 15 bis 30 Pfund Nahrung zu sich nehmen. Der Mensch ist der größte Räuber des Großen Tümmlers. Große Tümmler befinden sich ganz oben in der Nahrungskette und werden nur von einigen der größeren und aggressiveren Haiarten gefressen, darunter Weißen Haien, Tigerhaien und Bullenhaien. Delfine betrachten Haie als natürlichen Feind und greifen Haie oft an, indem sie ihnen in die Kiemen rammen. Große Tümmler werden auch, wenn auch selten, von Orcas gefressen.
