Koalové jsou zavalitá zvířata, mají delší uši a končetiny. Jejich srst je hustá a měkká v odstínech od popelavě šedé k hnědavé. Na břichu a ušních boltcích mají bílé dlouhé chlupy. Koala má ocas dlouhý 15–22 centimetrů. Koala se vzhledem velice podobá vombatovi (nejbližší nevyhynulý příbuzný), ale má hustší srst, několikanásobně větší uši a delší končetiny. Hmotnost se pohybuje mezi 12 kg u mohutného samce z jihu Austrálie a 5 kg u drobné samice ze severu. Při šplhání po stromech mu pomáhají velké, ostré drápy. Na každé končetině má pět prstů, přičemž na předních končetinách jsou dva palce stojící proti ostatním třem prstům, které umožňují lepší uchopení větve. Na zadní končetině je protistojný palec pouze jeden. Koala je jedním z mála savců (kromě primátů), který má otisky prstů. Ty jsou podobné lidským – jejich odlišení může být docela obtížné i při použití elektronového mikroskopu. Zuby koaly jsou přizpůsobeny býložravému způsobu obživy a jsou podobné zubům dalších druhů z řádu dvojitozubců (např. vombat). Ostrý pár řezáků určených k uštipování listů je oddělen od stoliček širokou mezerou.