Den 26-årige svensken går med i klubben League One på ett tvåårigt avtal, med möjlighet till ett års förlängning.
Tidigare Malmö och Hacken spelare Pekalski är Oxford United fjärde utländska signering sedan chef Pep Clotet utsågs i juli.
"Jag är glad att vara här och det har varit ett ganska naturligt beslut att göra flytten," sade han BBC Radio Oxford.
"Efter 11 års spel i Sverige letade jag efter något som skulle vara en utmaning och lite av ett äventyr.
"Jag har jobbat med Pep tidigare (i Malmö), han är en lysande tränare och jag har hört mycket om Oxfords ambition, vilket jag tycker är riktigt intressant."
Pekalski har gjort 15 framträdanden för Halmstads i den svenska toppdivisionen den här säsongen efter att ha gått med i klubben i mars.
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida.
Oxford United har tecknat midfielder Ivo Pekalski från svenska sidan Halmstads för en oanmäld avgift.