Коалата има един от най-малките (в съотношение с телесната маса) мозъци, в сравнение с другите бозайници,<ref name=Jackson1>Jackson, pp. [https://books.google.com/books?id=uAic9hHaB1IC&pg=PA1 1 – 4]</ref> около 60% по-малък от тези на типичните предсталвителипредставители на разред [[Двурезцови торбести|торбести]], с тегло едва 19,2 g.<ref>{{cite journal|author=Carmen de Miguel, Mahciej Hennberg | year=1998 | title=Encephalization of the Koala, Phascolarctos Cinerues | url=http://www.researchgate.net/profile/Maciej_Henneberg/publication/233726395_1998_koala_brain/links/09e4150acb6041e673000000.pdf}}</ref> Повърхността на мозъка е доста гладка, което е типично за примитивните животни.<ref name=Martin52>Martin and Handasyde, p. [https://books.google.com/books?id=RdWg_f5UI7cC&pg=PA52 52]</ref> Мозъкът заема само 61% от [[черепна кухина|черепната кухина]]<ref name=Jackson1/> и се притиска към вътрешната повърхност от [[гръбначно-мозъчна течност]]. Функцията на това сравнително голямо количество течност не е добре изучена, като една от хипотезите е, че тя действа като амортисьор, предпазващ мозъка от сътресение, ако животното падне от дърво.<ref name=Martin52/> Възможно е малкият размер на мозъка на коалата да е адаптация към енергийните ограничения, наложени от диетата на животното, която е недостатъчна за поддържане на по-голям орган.<ref name=Jackson1/> Поради малкия си мозък, коалата притежава ограничена способност да изпълнява сложни и непознати задачи. Например, когато пред коалата се поставят откъснати листа върху плоска повърхност, животното не може да се адаптира към промяната в нормалния си начин на хранене и не яде от листата.<ref name="Tyndale-Biscoe p. 234">Tyndale-Biscoe, p. [https://books.google.com/books?id=KqtlPZJ9y8EC&pg=PA234 234]</ref>
