L’OB-Xa est sorti en décembre 1980, remplaçant l’OB-X après seulement un an de commercialisation. L’OB-Xa était le premier produit Oberheim orné de rayures horizontales bleues sur fond noir qui deviendrait la robe commerciale standard pour les futurs produits Oberheim. Alors que l’OB-Xa offrait la même polyphonie que son prédécesseur (des modèles à 4, 6 et 8 voix étaient proposés), son clavier pouvait être divisé en deux moitiés (chacune avec sa propre voix) ou superposer des voix pour créer un son plus épais (faisant essentiellement deux notes pour chaque touche enfoncée). L’OB-Xa a également ajouté la possibilité de basculer entre le filtrage 2 pôles 12dB et 4 pôles 24dB. Il offrait une modulation d’enveloppe de filtre pour l’oscillateur 2 (qui permet de moduler la hauteur par l’enveloppe) à la place de la capacité de l’OB-X à moduler en croix (modulation de fréquence du premier VCO avec le second VCO).
Au lieu des circuits discrets pour oscillateurs et filtres utilisés par l’OB-X, l’OB-Xa (et les synthés Oberheim à suivre) sont passés aux circuits intégrés Curtis. Cela a rendu l’intérieur du synthé moins encombré, facilitant le dépannage et réduisant le coût de fabrication. Il devenait de plus en plus difficile d’entretenir l’OB-Xa en raison de la rareté des puces Curtis; cependant, Curtis en juin 2016, Coolaudio et Alfa ont tous commencé à fabriquer certaines de ces puces, ce qui a donné une nouvelle vie à la longévité de l’OB-Xa et de nombreux autres synthétiseurs qui utilisent ces puces.