Défenses et dents
En tant que groupe, les gomphothères avaient des dents à couronne plus haute (c’est-à-dire des dents plus longues qui s’étendaient bien en dessous du rebord gingival) que leurs prédécesseurs du Paléocène et de l’Éocène. Ces dents, qui étaient continuellement broyées par la mastication, permettaient à l’animal de consommer une végétation grossière et abrasive. Les gomphothères des marais, comme Amebelodon et Platybelodon, avaient des défenses en forme de pelle qui s’étendaient à partir d’une mâchoire inférieure saillante et d’un ensemble de courtes défenses supérieures. Ces dents aplaties semblent avoir été utilisées pour ramasser la végétation aquatique molle et pour déterrer les racines. Les traces d’usure sur les défenses observées dans une étude suggèrent toutefois qu’au moins certains membres de Platybelodon consommaient de l’écorce d’arbre et des feuilles dans les habitats terrestres. Ces animaux sont parfois appelés « défenses à la pelle ». D’autres gomphothères, comme Gnathabelodon, avaient des spécialisations écologiques similaires, mais, au lieu de défenses inférieures, la marge de la mâchoire inférieure était allongée, formant une pelle.
On pense que les mâchoires des gomphothères étaient similaires à celles des éléphants modernes, en ce sens qu’elles étaient trop petites pour accueillir leurs molaires massives. En conséquence, les gomphothères ont développé un système de remplacement des dents de type « tapis roulant », dans lequel les petites dents qui se formaient au début de la vie étaient remplacées à l’arrière par des dents plus grandes. Les molaires étaient composées de plaques d’émail, de dentine et de ciment empilées d’avant en arrière. Les plaques créaient une série de crêtes arrondies qui traversaient chaque dent de la langue à la joue, comme chez les éléphants modernes. Cependant, les plaques des gomphothères étaient moins nombreuses que celles des éléphants vivants et avaient tendance à avoir des cuspides arrondies sur leurs surfaces plutôt que les crêtes régulières que l’on trouve chez les éléphants modernes. Les gomphothères sont séparés en deux groupes informels basés sur la structure de leurs molaires. Les gomphothères trilophodontes avaient trois plaques dans les dents molaires, et les tétralophodontes possédaient une plaque supplémentaire, pour un total de quatre. Ce dernier groupe était probablement plus étroitement lié aux véritables éléphants.
De nombreux gomphothères mâchaient en déplaçant leurs mâchoires d’un côté à l’autre, ce qui permettait aux animaux de broyer la végétation entre les plaques cuspidées. Bien que la plupart des gomphothères aient probablement eu un régime mixte composé de nombreux types de végétation, leurs dents cuspidées peuvent avoir été spécialement adaptées pour se nourrir des graminées qui se sont répandues dans les écosystèmes du monde à l’époque du Miocène (il y a 23 millions à 5,3 millions d’années).