Phascolarctos cinereus
Es un animal robusto, con una gran cabeza y cola vestigial o inexistente. Su longitud corporal es de 60-85 cm con un peso de 4 a 15 kg, lo que lo convierte en uno de los mayores marsupiales arborícolas. Los koalas de Victoria pesan casi el doble que los de Queensland. La especie no presenta un marcado dimorfismo sexual, aunque los machos son un 50 % más grandes que las hembras; los machos también se distinguen de las hembras por su nariz más curva y por la presencia de glándulas pectorales (que producen secreciones olorosas), que son visibles como manchas sin pelo. Al igual que la mayoría de los marsupiales, el macho tiene un pene bifurcado y la hembra tiene dos vaginas laterales y dos úteros separados. La piel que recubre el pene del macho contiene bacterias naturales que desempeñan un papel importante en la fertilización. La abertura del marsupio de la hembra puede contraerse por medio de un esfínter para evitar que las crías se caigan.
Phascolarctos cinereus
Existen tres subespecies distintas reconocidas tradicionalmente: el koala de Queensland ("P. c. adustus", Thomas 1923), el koala de Nueva Gales del Sur ("P. c. cinereus", Goldfuss 1817) y el koala de Victoria ("P. c. victor", Troughton 1935). Se diferencian por el color y grosor de su pelaje, su tamaño corporal y por la forma del cráneo. El de Queensland es el más pequeño de los tres, con un pelaje más corto de color plateado y un cráneo más pequeño; el de Victoria es el de mayor tamaño, con un cráneo más grande y un pelaje más largo de color marrón. Los límites de estas variaciones se establecen en las propias fronteras de estos estados y su estatus como subespecie todavía se discute. Un estudio genético realizado en 1999 apunta a que estas variaciones representan poblaciones diferenciadas con un flujo genético limitado entre ellas y que las tres subespecies forman una unidad evolutivamente significativa única. Otros estudios concluyeron que las poblaciones de koalas presentaban altos niveles de endogamia y baja variabilidad genética. Se observó que en las regiones del norte había una mayor diversidad genética, mientras que en las del sur se daba una menor diversidad y un mayor nivel de endogamia, lo que era consistente con algunas anormalidades observadas entre otros, en los testículos, en estas poblaciones del sur. A nivel continental se observan claras barreras biogeográficas como el valle de Brisbane, el valle de Hunter y el río Clarence, que impiden el flujo de genes entre poblaciones. Esta baja diversidad genética puede haber sido una característica de las poblaciones de koalas desde el Pleistoceno tardío. Se ha demostrado que los ríos y caminos limitan el flujo de genes y contribuyen a la diferenciación genética de las poblaciones del sudeste de Queensland.