Еволюция на коалите

Най-близките родствени съвременни представители на коалата са трите съвременни вида вомбати от семейство Vombatidae. Семействата на коалата и вомбатите заедно с още няколко изчезнали днес семейства сред които тези на торбестите тапири, торбестите лъвове и гигантските вомбати са част от подразред Vombatiformes на разред Двурезцови торбести.[17] Те от своя страна са еволюционно близки до представителите на съвременните видове кенгура и посуми.[18] Предците на вомбатоподобните вероятно са горски животни,[19] а линията на коалата е възможно да е първата отделила се преди около 40 милиона години по време на еоцен.[20]Картина – реконструкция на древните коали Nimiokoala(голямата) и Litokoala (малката)
Съвременната коала е единствения оцелял до наши дни вид от семейство Phascolarctidae, което включва още няколко фосилни родове и видове. През олигоцен и миоцен коалите от семейството са обитавали дъждовни гори и не са били така високоспециализирани към храната си[21]. Някои видове като Nimiokoala greystanesi и няколко от род Perikoala са били по размер приблизително колкото на коалата. Други видове като тези от род Litokoala са били почти наполовина по-дребни от нея[22]. Подобно на съвременния вид и праисторическите имат добре развити ушни структури, което предполага издаването на звуци надалеч и уседнал начин на живот[21]. През миоцен Австралия започва да става все по-сух континент, което води до намаляване на дъждовните гори и постепенната им замяна с гори от евкалиптови видове. Така в късен миоцен родът Phascolarctos се отделя еволюционно от Litokoala[21][23] и представителите му придобиват няколко адаптивни изменения, които им позволяват да преминат на евкалиптова диета. Това са изместване на небцето в посока към предната част на черепа, големи кътници и предкътници, малка криловидна трапчинка (Fossa pterygoidea)[21] и по-голяма диастема между дъвкателните зъби и резците[24].

През плиоцен и плейстоцен, когато Австралия претърпява сериозни промени в климата и растителния свят видовете от семейството на коалите стават по-едри[22]. Вероятно коалата (P. cinereus) е възникнала като джуджевидна форма на гигантската коала (P. stirtoni). Подобно намаляване на размерите на тялото при големите бозайници е възникнало като феномен в дивия свят във времето на късен плейстоцен като се приема, че няколко съвременни австралийски бозайници като валабито Macropus agilis са възникнали в резултат от подобно вджуджаване. Проучване от 2008 г. поставя под въпрос подобна хипотеза като изказва мнение, че двата вида P. cinereus и P. stirtoni са били симпатрични видове от средата до края на плейстоцен, а вероятно това е било факт още от ранен плиоцен[25]. Най-ранните фосилни находки от съвреминните коали са открити от среден плейстоцен[26].