Однако основное отличие сумчатых от всех остальных млекопитающих — это особенности их размножения. Процесс размножения сумчатых, наблюдения за которым очень сложны, лишь совсем недавно выяснен до конца. Детеныши в сумке матери сперва так малы и недоразвиты, что у первых наблюдателей возник вопрос: не родятся ли они непосредственно в сумке? Казалось невероятным, что полусформировавшийся зародыш, инертно висящий на соске, мог сам забраться в сумку, если он родился вне ее. Однако уже в 1806 г. зоолог Бартон, изучавший североамериканского опоссума, установил, что новорожденный может сам передвигаться по телу матери, залезать в сумку и прикрепляться к соску. Для австралийских сумчатых это было подтверждено в 1830 г. хирургом Колли.
Зародыш у сумчатых начинает развиваться в матке. Однако со стенками матки он почти не связан и в значительной мере является лишь «желточным мешком» , содержимое которого быстро истощается. Задолго до того, как зародыш полностью сформируется, ему уже нечем питаться, и его «преждевременное» рождение становится необходимостью. Продолжительность беременности сумчатых очень мала. Размеры новорожденного не превышают 25 мм у большого серого кенгуру — самого крупного представителя отряда; у примитивных насекомоядных и хищников он еще меньше — около 7 мм.