Dilophosaurus wetherilli é conhecido por evidências fósseis por ter vivido durante o início do período Jurássico, há aproximadamente 193 milhões de anos. A espécie está principalmente associada ao que hoje é o sudoeste dos Estados Unidos, especificamente em regiões que fazem parte do atual Arizona. Fósseis foram descobertos na Formação Kayenta, o que sugere que esta era uma área chave de sua distribuição geográfica.

Durante o início do Jurássico, a área que hoje é o sudoeste dos Estados Unidos apresentava um clima semiárido a árido com variações sazonais. O ambiente incluía sistemas fluviais, planícies de inundação e uma paisagem pontilhada por vegetação conífera e samambaias. O clima era mais quente e úmido do que as condições desérticas de hoje, oferecendo uma variedade de nichos ecológicos.

Dilophosaurus wetherilli era um grande dinossauro terópode, provavelmente ocupando o papel de predador carnívoro. Seu nicho ecológico teria envolvido a caça de vertebrados menores e possivelmente o oportunismo como necrófago. A paisagem variada com acesso a fontes de água e vegetação teria sustentado um ecossistema diverso, permitindo que o Dilofossauro prosperasse como um predador dominante.