L'ornithorynque est un animal carnivore qui a besoin de consommer tous les jours l'équivalent en nourriture de 20 % de son poids, ce qui lui demande de passer en moyenne 12 heures par jour dans l'eau pour cette activité. Il se nourrit de vers, de larves d'insectes, de crevettes d'eau douce et d'écrevisses qu'il déniche dans le lit des rivières en fourrageant avec son bec ou en les attrapant en nageant. Il les stocke dans ses bajoues et les mange ensuite sur le rivage.
Bien qu'il ait disparu d'Australie-Méridionale, l'actuel domaine de répartition de l'ornithorynque est globalement sensiblement comparable à celui qu'il occupait avant l'arrivée des Européens. En détail, il y a cependant quelques changements locaux et surtout une fragmentation de son habitat due aux modifications apportées par l'homme dans le milieu naturel où il évolue. On ne connait pas par contre avec beaucoup de précision le nombre d'individus vivants actuellement, ni l'évolution de la population au cours du temps et si l'on pense que cette population a diminué en nombre, on estime que c'est un animal encore assez abondant à l'heure actuelle. L'espèce a été chassée à grande échelle pour sa fourrure jusqu'au début du XXe siècle et a été protégée en 1905 dans toute l'Australie. Il y a eu ensuite la menace de disparition par la pêche au filet dans les cours d'eau jusque dans les années 1950. Il ne semble pas que l'ornithorynque soit en danger de disparition immédiate grâce aux mesures de protection qui ont été prises mais on ne connait pas les conséquences à long terme de la fragmentation de son habitat, de la création de barrages, de l'irrigation, de la pollution, du piégeage... L'IUCN classe l'ornithorynque dans sa liste des espèces menacées comme « peu concerné ».
Les principaux prédateurs de l'ornithorynque sont les dingos, les goannas, les serpents, les rakalis et les rapaces parmi la faune indigène. Les populations aborigènes les chassaient quelquefois pour leur nourriture mais leur viande n'est pas très appréciée. Avec l'arrivée des Européens qui les ont chassés pour leur fourrure sont apparus de nouveaux prédateurs comme le chien, le renard et le chat.
Il faut y ajouter la mortalité liée à la circulation automobile, à la pêche illégale au filet et aux déchets laissés dans la nature : ornithorynques noyés étouffés dans des sacs en plastique ou étranglés par des fils des filets de pêche...
Les ornithorynques sont généralement peu sensibles à la maladie dans la nature en dehors de pneumonies liées à l'entrée accidentelle d'eau dans leurs poumons ; cependant est apparu un grave problème en Tasmanie avec l'apparition d'une maladie causée par un champignon, Mucor amphibiorum. La maladie (appelée Mucormycose) touche seulement les ornithorynques tasmaniens et n'a jamais été observée sur le continent. Les ornithorynques atteints par la maladie développent des lésions cutanées et des ulcères sur différentes parties du corps, de la queue et des membres. L'animal peut en mourir en raison des infections secondaires que la maladie favorise ainsi que par l'impossibilité pour l'animal de maintenir sa température corporelle et ses capacités à rechercher sa nourriture. Des études sont en cours pour déterminer les conséquences de la maladie sur la population d'ornithorynques de Tasmanie, sur son mode de transmission et sur l'étendue de l'atteinte. Jusqu'à récemment, le renard roux (Vulpes vulpes) ne se trouvait que sur le continent australien et avait épargné la Tasmanie mais des observations de plus en plus fréquentes montrent qu'on peut le trouver dans certaines régions du pays. Ce prédateur très efficace et sachant bien s'adapter aux différents milieux est considéré comme le pire nuisible de toute l'Australie et la plus grave menace pour la population animale autochtone. Son installation en Tasmanie serait un désastre en particulier pour l'ornithorynque qui trouve en Tasmanie son meilleur habitat et son plus grand nombre d'individus. La disparition du renard et du champignon sont deux défis importants à relever par ce pays pour la protection de ces animaux emblématiques.
La plupart des humains ont fait la connaissance de l'ornithorynque en 1939 lorsque le magazine National Geographic publia un article sur ce monotrème et sur les efforts faits pour son étude et son élevage en captivité. C'est une tâche difficile et qui a connu peu de succès depuis cette époque. Un des lieux d'étude les plus connus est la réserve d'Healesville au Victoria. Le principal responsable de ce centre fut David Fleay qui réussit à créer un milieu artificiel d'élevage dans une grande citerne où il entretint un courant d'eau et qui put obtenir ses premiers petits nés en captivité en 1943. En 1972, il trouva un jeune ornithorynque mort vieux d'une cinquantaine de jours et apparemment né en captivité dans le parc d'attraction David Fleay à Burleigh Heads sur la Gold Coast au Queensland.. De nouveaux jeunes sont nés à Healesville en 1998 et en 2000 toujours en milieu artificiel. Le zoo de Taronga à Sydney a eu une paire de petits en 2003 et un petit en 2006.