Исходя из палеонтологических исследований, сумчатые были весьма распространены в мезозое, но впоследствии их, как и клоачных, вытеснили плацентарные с большинства континентов. Время появления сумчатых, по некоторым оценкам, ~ 186—193 млн лет назад (юрский период).[2]Древнейшими ископаемыми останками сумчатых считаются найденные в отложениях мелового периода провинцииЛяонин, на северо-востоке Китая, останки млекопитающегоSinodelphys szalayi возрастом 125 миллионов лет.[3]
Большинство сумчатых Южной Америки вымерли после возникновения естественного моста между Южной и Северной Америкой, по которому с севера на юг стали проникать новые виды («великий межамериканский обмен»). Только опоссумы смогли вынести конкуренцию и даже распространиться на север.
В отличие от Южной Америки австралийский мир сумчатых в результате географической изоляции сохранился до сего дня, однако после появлениячеловека 45 000 лет назад и здесь он претерпел существенные изменения. Согласно широко распространённой гипотезе все виды крупных сумчатых были искоренены поселенцами вскоре после их обоснования в Австралии. Существуют однако исследования, утверждающие, что крупные сумчатые сосуществовали с человеком до 15 000 лет назад и вымерли в результате холода и засух последнего ледникового периода. По этой гипотезе причиной их вымирания стал не человек, а их недостаточная адаптационная способность. Влияние человека, а также привезённых им видов, однако, отрицать невозможно.
Размеры тела сильно варьируют: от 10 см (сумчатые мыши) до 3 м (большой рыжий кенгуру). Температура тела ниже, чем у большинства млекопитающих: 34-36 градусов.
Одной из особенностей строения скелета у сумчатых является наличие сумчатых костей — особых костей таза. Также они имеют отличное от других млекопитающих строение нижней челюсти, задние концы которой загнуты внутрь. По строению зубной системы сумчатых можно разделить на две группы: двурезцовые и многорезцовые. Количество резцов во многом зависит от образа жизни животного. Например, у примитивных насекомоядных и хищных форм количество резцов особенно велико — на каждой половине челюсти они имеют вверху по пять, а внизу по четыре резца. У растительноядных животных не бывает более одного резца с каждой стороны нижней челюсти.
Сумка у некоторых видов может отсутствовать (сумчатый муравьед); может быть выражена лишь небольшой складкой, ограничивающей млечное поле. У некоторых сумчатых сумка может открываться назад (коала).