イリタトル
1996年、マーティルらは Irritator challengeri が長い吻部と鋸歯状でない円錐形の歯を持つことから、少なくとも部分的には魚食性であった可能性が高いとした。ホロタイプの形態の多くは彼らの考えていたものと大きく違ったものの、後の研究はこれらの観察結果を支持した。スピノサウルス科の顎は狭く長く、同歯性の尖った歯を持ち、最も魚を食べる現生ワニのインドガビアルにも特に見られる配列であった。スピノサウルス亜科の円錐形の長い歯は鋸歯状の縁を持たず、獲物を刺して確保するのに適していた。これらの歯は、肉を切り裂くのに向いた他の獣脚類のものとは異なった。
イリタトルは硬い二次口蓋と小さな前眼窩窓がワニと共通した。2007年にイギリスの古生物学者エミリー・J・レイフィールドらが有限要素法研究により、これらの性質が他のスピノサウルス科にも存在し、摂食の際の獲物によるねじりの力に対する頭骨の抵抗性が高まったと発見した。これと対照的に大半の獣脚類は二次口蓋を持たずに巨大な前眼窩窓を持ち、強度を捨てて頭骨を軽い構造にしていたとエミリーらは指摘した。イリタトルの外鼻孔は吻部先端から遥か後方へ移っていた。これは口の内側と鼻腔を分ける二次口蓋と共に、獲物を抑えている時や水中でも呼吸ができるようにしていた。特に、イリタトルの二次口蓋は首の筋肉が卓越していたことを示唆しており、これは水の抵抗に逆らって素早く顎を閉じることと、急速に頭を引っ込めることに必要とされた。2015年、ドイツの古生物学者セルヨスカ・W・エヴァースらは同様の適応がアフリカのスピノサウルス科シギルマッササウルスにも見られると発見した。この属の頸椎は下面に幾重もの溝が入っている。これは魚や小型の獲物を素早く獲物を捕らえる際に使用した強力な首の筋肉が附随していたことと矛盾せず、この特徴は現生のワニや鳥類にも観察される。セイルズとシュルツが2019年に発表した論文では、イリタトルやバリオニクス亜科は前方に位置した大型の鼻孔と広大な鼻腔を頭骨に持つため、スピノサウルスよりも嗅覚に狩りを頼っていた可能性があると提唱された。スピノサウルスはおそらく視覚、あるいはワニが水中で動く獲物を感じ取るために使う機械的受容器を主に使っていた。
他にスピノサウルス科がガビアルと共有する特徴としては、魚を捉えるのに適した、噛み合う歯がロゼット状をなす肥大した吻部先端が挙げられる。知られている大半のスピノサウルス科よりは低い度合いであるものの、この特徴は Angaturama limai のホロタイプ標本にもある。しかし2002年、スースらはスピノサウルス科が完全に魚食に特殊化したと想定する理由がないと指摘した。頭部の形態はジェラリックな食性を示唆し、特に小型動物を獲物としていたと彼らは強調した。事実、肢足歩行の植物食性恐竜である若いイグアノドンが、バリオニクスの骨格化石の中から発見されている。2004年にナイシュらはイリタトルが沿岸に生息するジェネラリスト捕食者として水棲動物と陸棲動物を両方とも狩り、さらにおそらくは死肉も漁っていたという仮説を支持した。イリタトルに属する歯には翼開長3.3メートルほどのオルニトケイルス科翼竜の頸椎に刺さって発見されたものもある。このことから、狩りを行ったのか死体を漁ったのかは不明であるものの、イリタトルが翼竜も捕食していたことが示唆されている。2018年には、オーレリアノらがロムアルド累層の食物網のシナリオを発表した。ロムアルド累層産のスピノサウルス亜科は陸棲及び水棲ワニ上目、カメ、小型から中型の恐竜を捕食した可能性があると彼らは提唱した。スピノサウルス亜科はこの生態系における頂点捕食者であっただろう。
同位体解析や骨組織のような技術を用いた研究から示されるように、多くのスピノサウルス科は半水棲であった可能性が高い。彼らがおそらく水棲の獲物や環境(沿岸生息域)といったアドバンテージを得て明確な生態的地位を占め、より陸棲の獣脚類との競争を避けていたことが判明している。スピノサウルス亜科はバリオニクス亜科よりもそのような生態に適していたらしい。イギリスの古生物学者トーマス・M・S・アーデンらによる2018年の研究では、水棲の特徴を探るためスピノサウルス亜科の形態が調査された。イリタトル、スピノサウルス、シギルマッササウルスの前頭骨がアーチ状で最上部が窪み、前部で狭くなっていることを彼らは発見した。これらの特徴は目が他の獣脚類よりも上に位置していたことに帰着する。特に、大半の獣脚類では眼窩は側方に面していた一方、イリタトルは広い下顎と狭い前頭骨により頭蓋骨の正中線に眼窩が急勾配で面した。これらの特徴により、イリタトルは水に浸かっても水面より上を見ることができた。
2018年、オーレリアノらはロムアルド累層の腸骨断片に解析を行った。サンカルロス大学での標本のCTスキャンにより、骨硬化の存在が明らかにされた。この状態はかつて Spinosaurus aegyptiacus でも観察され、骨を重くして水に浸かるのを楽にしたのかもしれないとされた。この状態がブラジルの脚断片にも見られたことは、少なくともスピノサウルスが1億年前のエジプトに出現した頃にはコンパクトな骨が既にスピノサウルス亜科で進化していたことを示している。近縁種との比較により生命体の未知の特徴を推定するのに用いられる手法 phylogenetic bracketingによると、骨硬化はスピノサウルス亜科では標準的なものであった。これらの特徴の重要性は2018年の後の論文で疑問視され、カナダの古生物学者ドナルド・ヘンダーソンは同論文で骨硬化は獣脚類の浮力に大幅に影響しなかっただろうと異議を唱えた。
イリタトルとアンガトラマはロムアルド累層から知られ、層の岩石は約1億1000万年前の前期白亜紀アルビアンまで遡る。この時代には南南極海が開いており、円形の大西洋を取り巻くブラジル南部とアフリカ南西部の海盆を形成していたが、ブラジル北東部とアフリカ西部はまだ陸で繋がっていた。ロムアルド累層はサンタナ層群の一部で、イリタトルが記載された頃はサンタナ累層とされていた層の部層と考えられていた。ロムアルド累層は化石が素晴らしい状態で保存される堆積層であるラーガーシュテッテで、頁岩に埋め込まれた石灰岩からなり、クラト累層の上に横たわる。石灰岩中に化石が立体的に保存されていることで有名であり、多くの翼竜化石でも知られる。翼竜や恐竜の筋繊維に加え、エラや消化物、心臓を保存した魚類も発見されている。この層は海水準の変動サイクルと競合する不規則な淡水の影響を受ける沿岸のラグーンであったと解釈されている。この層の気候は熱帯で、現在のブラジルの気候に大まかに対応している。層を取り巻く地域は乾燥地帯ないし半乾燥地帯で、大部分の植物相は乾生植物であった。ソテツ類と絶滅種の毬果植物門のブラキフィルムが最も広がった植物であった
当時の環境はアンハングエラ、アラリペダクティルス、アラリペサウルス、ブラシレオダクティルス、ケアラダクティルス、コロボリンクス、サンタナダクティルス、タペヤラ、タラッソドロメウス、トゥプクスアラ、バルボサニア、マーラダクティルス、トロペオグナトゥス、アンウィンディアなどの翼竜が支配的であった。イリタトル以外で判明している恐竜の動物相は、ティラノサウルス上科のサンタナラプトル、コンプソグナトゥス科のミリスキア、未同定のウネンラギア亜科のドロマエオサウルス科、マニラプトル類に代表された。アラリペスクスやカリリスクスといったワニ形上目やブラシレミス、ケアラケリス、アラリペミス、エウラキセミス、サンタナケリスのようなカメが堆積層から知られている。また、カイエビ、ウニ、貝虫、軟体動物も生息していた。保存の良い魚類の化石記録としてはヒボドゥス科のサメ、エイ、ガー、アミア科、オスニア科、アスピドリンクス科、クラドキクルス科、ソトイワシ科、サバヒー科、マウソニア科や未同定の種が挙げられる。ナイシュらによると、植物食恐竜がいないことは、植生が乏しく大規模な集団を維持できなかったことを意味する可能性がある。個体数の多い肉食獣脚類は、その後豊かな水棲生物を主要な食糧源に変えた可能性がある。また、嵐の後には翼竜や魚類の死骸が海岸線に打ち上げられて獣脚類に膨大な腐肉が提供されたとも彼らは仮説を立てた。層には複数の魚食動物が生息し、熾烈な競争が起こった可能性もある。オーレリアノらは動物たちが間違いなくある程度生態的地位を分けていたと主張した。この見解では、ラグーンの中で動物たちは体格と生息地に合わせて獲物を変えていた。
ロムアルド累層とクラト累層の動物相は白亜紀中ごろのアフリカの動物相と類似しており、アラリペ盆地がテチス海と繋がっていたことが示唆されている。ただし、アラリペ盆地に海洋無脊椎動物がいないため盆地の堆積物は海洋性ではなかったことが示されており、テチス海とアラリペ盆地の繋がりは散発的であった可能性が高い。スピノサウルス科は既に前期白亜紀の間に拡散を遂げていた。セレノらは1998年に、テチス海が開いたためスピノサウルス亜科が南(アフリカ、ゴンドワナ)で、バリオニクス亜科が北(ローラシア)で進化したと提唱した。これに続き、2005年にはマカドとケルナーがスピノサウルス亜科はアフリカから南アメリカへ広がったと仮説を立てた。セレノらは南アメリカとアフリカでのスピノサウルス亜科の分岐進化は大西洋に起因する可能性が高いと推論し、大西洋の開口部が徐々に大陸を隔てて両分類群の差異に繋がったとした。同様のシナリオは2014年にブラジルの古生物学者マヌエル・A・メデイロスらがアルカンターラ累層の動物相に提唱しており、この層ではオキサライアが発見されている。しかし、スピノサウルス科の古生物地理学は仮説の段階かつ遥かに不確定のままであり、アジアとオーストラリアでの発見によりさらに事態は複雑であることが示唆されている。
Irritator challengeri のホロタイプ標本の化石化の過程は複数の研究者が議論してきた。頭骨は傍に横たわるようにして発見された。化石化に先駆け、頭蓋腔の後ろの幾つかの骨、歯骨、粘骨、烏口骨、下顎の右の角骨が失われた。他の骨はほとんどが後頭部に由来し、分離して頭部の別の場所へ分散して埋没した。2004年にナイシュらは、ロムアルド累層の恐竜の動物相は海岸線か川で死亡して海へ運ばれ、漂った末に化石化した動物に代表されていると主張した。2018年にオーレリアノらはこのシナリオに異議を唱えた。Irritator challengeri のホロタイプの下顎は残りの頭骨と関節下状態で発見されていたが、死体が海を漂ったなら分散した可能性が高いと彼らは主張した。また、骨格の骨硬化ゆえに死体はすぐに海へ沈んだとも彼らは綴った。従って、サンタナ層群から産出した化石は異所的に堆積したのではなく、土着の生息地で埋没した生物を代表するものであると彼らは結論付けた。