Purussaurus brasiliensis era nativo de regiões tropicais da América do Sul durante a época do Mioceno. Habitava principalmente áreas que agora fazem parte do Brasil, Peru e Colômbia modernos.

Purussaurus brasiliensis vivia em ambientes quentes e úmidos típicos de climas tropicais. Essas regiões eram caracterizadas por extensos sistemas fluviais e planícies de inundação, que forneciam habitats aquáticos abundantes.

Como um grande réptil carnívoro, Purussaurus brasiliensis ocupava o nicho ecológico de um predador ápice em seu ambiente aquático. Provavelmente se alimentava de uma variedade de animais, incluindo peixes, tartarugas e possivelmente outros grandes vertebrados. A presença de vegetação exuberante e cursos d'água abundantes sustentava um ecossistema diversificado no qual o Purussauro prosperava.