Jako spinozauryd Oxalaia prezentowała cechy czaszki wskazujące na częściowo rybożerny tryb życia, przywodząc na myśl dzisiejsze krokodyle. Dowody kopalne sugerują, że spinozaurydy polowały także na inne zwierzęta, jak niewielkie dinozaury i pterozaury.
Odkrycie i nazwa thumb|left|Mapa Regionu Północno-Wschodniego Brazylii, na której zaznaczono miejsca odkrycia skamieniałości trzech okazów spinozaurynów w kotlinach Araripe i São Luís-Grajaú, od góry do dołu: Oxalaia, Irritator i Angaturama
Oxalaia znaleziona została w skałach osadowych formacji Alcântara, wchodzącej w skład grupy Itapecuru w Kotlinie São Luís-Grajaú na północnym wschodzie Brazylii. Skały te datowane są na cenoman w kredzie późnej, powstały między 100,5 a 93,9 miliona lat temu. Wychodnię na północnym końcu tej formacji, Laje do Coringa, budują w większości piaskowce i mułowce wraz z warstwami zlepieńców, wśród których znajdywano skamieniałości roślin i kręgowców. Osady te odłożyły się w środowisku morskim i rzecznym, przypominającym egipską formację Bahariya, w której odnaleziono szczątki spinozaura. W 1999 skamieniałości Oxalaia wydobyto z Laje do Coringa. Paleontolog Elaine Machado z Muzeum Narodowego w Rio de Janeiro była zaskoczona znalezieniem tak kompletnych skamieniałości w tym miejscu.