Era un animal era de pequeño tamaño y probablemente se parecía a un roedor. El cráneo, de unos 10 centímetros de largo era bastante bajo y tenía un hocico alargado; la órbita, de dimensiones bastante grandes, estaba abierta hacia atrás y ubicada en el área posterior del cráneo. La apófisis cigomática fue bastante delgada. La parte posterior del cráneo de la especie Oldfieldthomasia debilitada fue estudiada en detalle por George Gaylord Simpson en 1936 a través de 55 secciones de corte muy delgadas (aproximadamente 4 mm de espesor): el estudio destacó numerosas características craneales, principalmente la relación entre las diversas cavidades.[1] Los recorridos principales de las venas y arterias también son visibles: la arteria carótida ingresaba a la cavidad timpánica. Como en todos los notoungulados, la cavidad para la apófisis hioides era grande. El agujero yugular posterior y el agujero yugular mediano estaban en una posición notablemente externa; la porción externa del primero constituía el agujero carotídeo posterior. La mandíbula era larga y frágil. Los dientes forman una serie continua y progresiva; había un juego completo de 22 dientes de corona baja (braquiodontes), tanto inferiores como superiores. Los caninos tenían forma de incisivos. El protocono y el hipocono de los molares eran casi idénticos.
