Gracias a los últimos hallazgos se pudo reconstruir todo el esqueleto de este animal por primera vez. El 'Thyalacoleo' era diferente a cualquier animal vivo en la actualidad. La cola del Thylacoleo era rígida y muy musculosa, permitiendo que se usara junto con las extremidades posteriores como un trípode para sujetar el cuerpo mientras se liberan las extremidades anteriores para manipular alimentos o escalar, como muchos marsupiales.
Thylacoleo tenía una espalda rígida y unas extremidades delanteras potentes, sujetadas por fuertes clavículas.