O sistema digestivo das holotúrias é constituído pela boca, situada no centro dos tentáculos bucais. Segue-se uma faringe musculosa e um esófago que continua num longo intestino, o qual, em algumas espécies, apresenta uma porção anterior dilatada e musculosa designada por estômago. O intestino termina também numa região alargada e musculosa que leva ao ânus e que é usualmente designada por cloaca (ou recto, uma vez que não recebe qualquer produto sexual). O recto recebe, além das fezes do intestino, o fluxo de ventilação proveniente das árvores respiratórias; as holotúrias que não possuem árvores respiratórias não têm esta porção do tubo digestivo dilatada. Em algumas espécies, é também através do recto (e do ânus) que são lançados para o exterior os túbulos de Cuvier.

O recto está suspenso no celoma perivisceral por numerosos músculos que o ligam à parede do corpo e que são extremamente importantes nas trocas gasosas.

A parede do recto é perfurada por ductos diminutos que o ligam ao celoma. Estas pequenas perfurações são extremamente importantes, já que permitem a entrada de água no celoma, mantendo um certo volume de fluído no seu interior e, assim, também no interior do sistema ambulacrário, uma vez que o madreporito abre no celoma e não no exterior.

A faringe está rodeada por um conjunto de 10 ossículos que constituem o anel calcário. Este fornece suporte à faringe e ao canal anelar e é um ponto de ligação dos músculos longitudinais da parede do corpo e dos músculos retratores dos pés (ou tentáculos) bucais, quando presentes. Na maioria das espécies, os pés  bucais e a boca podem ser completamente retraídos quando o animal é perturbado.

A faringe e o esófago segregam muco e funcionam sobretudo no transporte do alimento para o estômago que o tritura. Quando o estômago está ausente é a faringe que desempenha este papel. As fezes são formadas no recto.

A maioria das holotúrias é suspensívora ou detritívora.