OB-Xa släpptes i December 1980 och ersatte OB-X efter bara ett år på marknaden. OB-Xa var den första Oberheim-produkten prydd med blå horisontella pinstripes på svart bakgrund som skulle bli standardklänning för framtida Oberheim-produkter. Medan OB-Xa erbjöd samma polyfoni som sin föregångare (4 -, 6-och 8-röstmodeller erbjöds) kunde tangentbordet delas upp i två halvor (var och en med sin egen röst) eller till lagerröster för att skapa tjockare ljud (i huvudsak gör två toner ljud för varje tangent som trycks in). OB-Xa lade också till möjligheten att växla mellan 2-polig 12dB och 4-polig 24dB-filtrering. Det erbjöd Filterkuvertmodulering för oscillator 2 (vilket gör att tonhöjden kan moduleras av kuvertet) i stället för OB-XS förmåga att korsa modulera (frekvensmodulering av den första VCO med den andra VCO).
istället för de diskreta kretsarna för oscillatorer och filter som används av OB-X, bytte OB-Xa (och Oberheim synths att följa) till Curtis integrerade kretsar. Detta gjorde insidan av synten mindre rörig, underlättade felsökning och minskade tillverkningskostnaden. Det blev svårare att serva OB-Xa på grund av bristen på Curtis-chips; men Curtis i juni 2016 började Coolaudio och Alfa alla tillverka några av dessa chips som har andat nytt liv i OB-Xa: s livslängd och många andra syntar som använder dessa chips.