จากการสังเกตอุปนิสัยในกรงเลี้ยงของลูกแมวป่าหัวแบนตัวหนึ่งในกัวลาลัมเปอร์ พบว่ามันชอบเล่นน้ำมาก เมื่อเจ้าหน้าที่นำอ่างน้ำเข้าไปในกรง มันจะรีบกระโจนเข้ามาเล่นโดยไม่รีรอ และเล่นอย่างสนุกสนาน ทั้งเล่นของเล่นใต้น้ำหรือแม้แต่นั่งแช่น้ำนานนับชั่วโมง มันสามารถมุดหัวลงไปคาบจับปลาใต้น้ำลึก 5 นิ้วได้ นอกจากนี้ยังพบว่ามันชอบนำสิ่งของไปล้างน้ำ ซึ่งคล้ายกับพฤติกรรมของแรกคูน และพบว่ามันมีการล้างอาหารก่อนกินด้วย เมื่อเจ้าหน้าที่ฉีดน้ำล้างกรง มันก็จะเข้ามาเล่นกับสายน้ำอย่างสนุกสนาน มันจับกบที่บังเอิญกระโดดเข้าไปในกรง แต่เมื่อมีนกกระจอกบินเข้าไปในกรงบ้างมันกลับไม่สนใจเลย เวลาอาหาร มันจะเข้ามากินโดยการตะครุบ แล้วคาบย้ายเหยื่อไปกินห่างจากจุดที่ให้อาหารไม่น้อยกว่า 6 ฟุต นี่อาจเป็นสัญชาติญานตามธรรมชาติที่ทำให้เหยื่อที่ลื่นไหลของมันที่ถูกจับได้ไม่อาจกลับสู่น้ำได้แม้ว่าอาจจะลื่นลุดจากปากก็ตาม

เมื่อปี 2548 ประเทศไทยได้ยึดลูกแมวป่าหัวแบนสองตัวจากผู้ลักลอบขนย้าย ปัจจุบันแมวทั้งสองตัวซึ่งเป็นตัวเมียทั้งสองตัวได้รับการเลี้ยงดูที่ศูนย์เพาะพันธุ์สัตว์ป่าเขาประทับช้าง จังหวัดราชบุรี จากคำบอกเล่าของเจ้าหน้าที่ผู้เลี้ยง แมวป่าหัวแบนจะกินเฉพาะปลาน้ำจืดเท่านั้น แต่ไม่กินปลาทะเลเลย ไม่กินเนื้อกบ เมื่อให้อาหาร แมวจะคาบอาหารแล้วนำกลับเข้าไปกินในลังนอน

จากการผ่าดูกระเพาะของแมวป่าหัวแบนตัวเต็มวัยตัวหนึ่งในประเทศมาเลเซีย พบว่ามีปลาเพียงอย่างเดียว อีกตัวหนึ่งเป็นตัวผู้ที่ตายในป่าของป่าอนุรักษ์กาลีมันตัน ในกระเพาะมีเกล็ดปลาและเปลือกกุ้ง ในบอร์เนียว พบว่าแมวป่าหัวแบนมักจับกบและปลาเป็นอาหาร

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าแมวป่าหัวแบนจะหากินกับสัตว์น้ำเป็นหลัก แต่ก็มีบันทึกว่ามันกินสัตว์ฟันแทะและนกบ้างเหมือนกัน มีบันทึกจากนักปักษีวิทยาชื่อ บี.เอ็น. สมิททีส์ ว่าพบแมวป่าหัวแบนตัวหนึ่งในซาราวักถูกยิงขณะไล่จับลูกไก่ และ เอ็ม. คาน ก็เคยบันทึกว่าแมวป่าหัวแบนตัวหนึ่งในเปรัก มาเลเซีย เคยติดกับดักสำหรับดักชะมดที่ใช้ไก่เป็นเหยื่อล่อ

เชื่อว่าแมวป่าหัวแบนในธรรมชาติอาศัยโดยลำพัง และประกาศอาณาเขตโดยการปล่อยปัสสาวะเช่นเดียวกับแมวทั่วไป ในแหล่งเพาะเลี้ยง พบว่าแมวป่าหัวแบนทั้งตัวผู้และตัวเมียต่างก็ปล่อยกลิ่นโดยปัสสาวะเหมือนกัน วิธีปล่อยกลิ่นของแมวป่าหัวแบนต่างจากแมวชนิดอื่น แมวทั่วไปใช้วิธีหันก้นเข้าใส่เป้าหมายซึ่งอาจเป็นต้นไม้หรือพุ่มไม้ เหยียดหางตรงชี้ฟ้า แล้วฉีดปัสสาวะออกไปเป็นฝอย แต่แมวป่าหัวแบนจะยกหางขึ้นเฉียง ๆ ย่อขาหลังลงแล้วเดินไปข้างหน้าทั้งที่อยู่ในท่าย่ออย่างนั้นพร้อมกับปล่อยปัสสาวะออกมาเป็นทาง

เสียงลูกแมวป่าหัวแบนคล้ายเสียงของลูกแมวบ้านทั่วไป แต่ค่อนข้างสั่นเครือมากกว่า Muul และ Lim บรรยายไว้ว่าเสียงเหมือนเอานิ้วถูไปบนหวี