Ed Oxenbould est né en Australie de parents comédiens, Jamie Oxenbould et Di Adams. Son oncle et sa grand-mère, Ben et Janice Oxenbould, sont aussi acteurs. Ed baigne ainsi dans le monde artistique durant son enfance à Sydney.

Le jeune garçon obtient son premier rôle en 2011, à seulement 9 ans. Il se glisse dans la peau de la version jeune du cybermilitant australien Julian Assange dans le court-métrage Julian. Deux ans plus tard, Ed fait ses premiers pas sur grand écran en donnant la réplique à Sam Worthington dans le drame familial Paper Planes. Il y campe un écolier surmontant le chagrin qu'il éprouve après la mort de sa mère en faisant des avions en papier. Un passe-temps qu'il lui fera atteindre le championnat national.

La même année, Ed joue aux côtés de Steve Carell et Jennifer Garner dans la comédie Alexander et sa journée épouvantablement terrible et affreuse. En 2015, l'acteur change de registre, explorant le genre épouvante-horreur dans The Visit. Dans ce film, qui marque le début de la renaissance de M. Night Shyamalan, Ed incarne Tyler. Avec sa soeur Becca, ils vont devoir passer une semaine en Pennsylvanie, dans la ferme de leurs grands-parents. Mais lorsque l'un d'eux découvre qu'ils sont impliqués dans quelque chose de profondément dérangeant, leurs chances de retour s'amenuisent de jour en jour.

Grand succès critique et publique, The Visit est aussi très remarqué grâce à la performance d'Ex Oxenbould et son rôle d'ado espiègle se lançant dans des freestyles de rap. Le comédien tape dans l'oeil de Paul Dano qui lui offre par la suite le rôle de Joe dans Wildlife, son premier film en tant que réalisateur. Situé dans les années 60, le long-métrage suit un adolescent de 14 ans qui regarde, impuissant, ses parents s’éloigner l’un de l’autre. Leur séparation marquera la fin de son enfance. On retrouvera Ed prochainement dans la série Reckoning et le film The Butterfly Tree.