ฤดูการสืบพันธุ์ของโคอาลาอยู่ในช่วงฤดูฝน (ราวเดือนกันยายน–มีนาคม) โดยปกติโคอาลาโดยเฉพาะตัวผู้เป็นสัตว์ที่ก้าวร้าว ดุร้าย จึงมักอยู่อย่างสันโดษ ตัวผู้และตัวเมียจะอยู่ด้วยกันก็ต่อเนื่องในฤดูผสมพันธุ์เท่านั้น[7] ตัวเมียเริ่มเข้าสู่วัยเจริญพันธุ์เมื่ออายุ 3 ถึง 4 ปี และมักมีลูกปีละตัว แต่ทั้งนี้อาจมีลูกปีเว้นปี หรือ ปีเว้น 2 ปี ก็ได้ ขึ้นกับอายุของตัวเมียและสภาพแวดล้อม อายุขัยเฉลี่ยของโคอาลาตัวเมียประมาณ 12 ปี ทำให้มีลูกได้อย่างมาก 5–6 ตัว ตลอดอายุขัยของมัน มันใช้เวลาตั้งท้องประมาณ 34–36 วัน ลูกโคอาลาที่เกิดใหม่ มีความยาวเพียง 2 เซนติเมตร และมีน้ำหนักไม่ถึง 1 กรัม ผิวหนังสีชมพู ไม่มีขน ยังไม่ลืมตา และยังไม่มีหู ลูกโคอาลาจะอาศัยอยู่ในกระเป๋าหน้าท้องของแม่ และกินนมแม่อยู่นาน 7–8 เดือน หลังจากอายุได้ 6–7 สัปดาห์ ลูกโคอาลามีความยาวของหัวประมาณ 26 มิลลิเมตร และเมื่อเริ่มสัปดาห์ที่ 13 จะมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเป็น 50 กรัม และมีความยาวของหัวเพิ่มขึ้นเป็น 50 มิลลิเมตร เมื่ออายุได้ 22 สัปดาห์ ตาของลูกโคอาลาจะเริ่มเปิด และมันจะเริ่มโผล่หัวออกมาจากกระเป๋าหน้าท้องของแม่ พออายุได้ 24 สัปดาห์ จะมีขนเต็มตัว และฟันซีกแรกเริ่มงอก สัปดาห์ที่ 30 ลูกโคอาลาจะมีน้ำหนักประมาณ 0.5 กิโลกรัม และมีขนาดของหัวยาว 70 มิลลิเมตร ตอนนี้มันเริ่มใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่ข้างนอกกระเป๋าหน้าท้องของแม่ สัปดาห์ที่ 36 ลูกโคอาลามีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเป็น 1 กิโลกรัม และไม่เข้าไปอยู่ในกระเป๋าหน้าท้องแม่อีกแล้ว ส่วนมากมันมักจะเกาะอยู่ที่หลังของแม่ แต่ในช่วงอากาศหนาว หรืออากาศชื้น มันก็จะกลับเข้าไปอยู่ในกระเป๋าหน้าท้องของแม่อีก สัปดาห์ที่ 37 ลูกโคอาลาเริ่มออกห่างจากแม่เพื่อเดินเที่ยวเล่น แต่ยังอยู่ในระยะใกล้ ๆ สัปดาห์ที่ 44 ลูกโคอาลากล้าเดินออกมาไกลมากขึ้น แต่ยังไปเกินระยะทาง 1 เมตร ที่ห่างจากแม่ สัปดาห์ที่ 48 ลูกโคอาลายิ่งมีความอยากผจญภัย หรืออยากรู้อยากเห็นยิ่งขึ้น และไม่ส่งเสียงร้องอีกแล้วเมื่อแม่ของมันเดินห่างออกไป มันจะอยู่กับแม่ของมันถึงอายุประมาณ 1 ปี ซึ่งช่วงนี้มันจะมีน้ำหนัก 2 กิโลกรัมกว่าเล็กน้อย

ในระยะแรก ๆ ลูกโคอาลาจะกินมูลของแม่ด้วย เพื่อให้ร่างกายได้สะสมแบคทีเรียจำพวกเพปไทด์ซึ่งมีฤทธิ์ในการย่อยใบยูคาลิปตัส ซึ่งจะเป็นประโยชน์เมื่อโตขึ้น[6]