Ornitorenk yarı-suda yaşayan bir hayvandır. Tazmanya ve Avustralya Alpleri’nin soğuk tepelerinden kıyısal Queensland’in tropik yağmur ormanlarına kadar geniş bir alanda, akıntı ve nehirlerde yaşar. İçlerdeki dağılımı pek iyi bilinmemektedir. Kanguru Adası’nda doğaya salınmış bir nüfus hariç Güney Avustralya’da soyu tükenmiştir. Muhtemelen yoğun alan açılması ve sulama yüzünden düşen su kalitesine bağlı olarak artık Murray-Darling Havzası’nın ana bölümlerinde de bulunmamaktadır. Kıyısal nehir sistemleri boyunca dağılımı tahmin edilebilir değildir, bazı görece sağlıklı nehirlerde bulunmazken iyice bozulmuş aşağı Maribyrnong Nehri gibi bazılarında varlık göstermektedir. Ornitorenk genelde gececi bir hayvan olmasına rağmen şafakta ve günbatımında oldukça etkindir. Birçok birey, özellikle bulutlu günler olmak üzere gündüz de etkindir.

Bu tür endotermiktir. 5 °C sıcaklığın altındaki sularda saatlerce yiyecek ararken bile vücut sıcaklığını koruyabilir. Dip avlarının bulunduğu, dinlenme ve üreme oyuklarını yapabileceği kıyıların olduğu, nehirsel ve kıyısal özellikler taşıyan akıntılara ihtiyaç duyar.

Ornitorenk çok iyi bir yüzücüdür ve zamanının büyük kısmını su altında yiyecek arayarak geçirir. Yüzerken diğer Avustalya memelilerinden kulaklarının görünmemesi ile ayrılır. Yüzerken diğer duyularına güvenerek gözlerini sıkıca kapar. Dört ayağı da perdelidir. Ön ayaklarını itici güç olarak kullanır. Arka ayaklar ve kuyruk sadece yönlendirme içindir.

Ornitorenk daldıktan bir süre sonra bir hava kabarcığı bırakır, bir süre sonra bir tane daha ve bir süre sonra bir tane daha. Ardından su yüzeyine çıkıp yayılarak yiyeceğini çiğner. Daha sonra tekrar dalar. Normal bir dalış 30 saniye ile bir dakika arasında sürer. Ama koşullar uygun olduğunda daha uzun süre su altında kalabilir. Çiğneme bölümü ise 10-20 saniye sürer.

Ornitorenk bir karnivordur. Burnuyla dereyatağından, veya yüzerken yakaladığı halkalı solucanlar, böcek larvaları, taze su karidesleri ve bir tatlı su kereviti olan yabbi ile beslenir. Gagası, görmeden avlanmasını sağlayacak kadar hassastır. Ornitorenk her gün vücut ağırlığının en az %20 si kadar yemek yemek zorundadır. Bu da on saatini yemek arayarak geçirmesi demektir. Suda değilken genelde, köklerle kamufle edilmiş, su seviyesinden pek yukarıda olmayan, kısa ve düz bir oyukta kalır.