树袋熊吃桉树叶。树袋熊几乎从不下地喝水，它们以桉树叶为食，每天能吃掉许多的桉树叶，而且消化良好。树袋熊的牙齿适合处理桉树叶。它们用臼齿把树叶咀嚼成很细的糊状，然后这些东西会在盲肠里进行微生物发酵。一只成年树袋熊每天会吃掉大约500克重的鲜树叶。尽管有600多种桉树供树袋熊选择，但它们仅仅以其中的30种左右为食。偏食程度在种群之间有所不同，它们通常聚集到较湿润、物产更丰饶的栖息地里的树种上。在其分布范围的澳大利亚南部，它们偏爱多枝桉和蓝桉，而在北部的种群主要以赤桉、脂桉、小果灰桉、斑叶桉以及细叶桉的树叶为食。

桉树叶对大多数食叶动物而言并不适于食用，树袋熊做了很多适应性改变，以使自己能够应付如此难处理的食物。有些树叶它们很明显地完全避开不吃，有些树叶中含有的毒素则能在肝中进行解毒并被排出体外。处理可用能量这么低的食物，需要做出行为习性上的调整，因此树袋熊睡得很多，一天最多可睡20个小时。