Det finnes ikke ett enkelt definitivt svar, men flere faktorer bidro sannsynligvis til thylacoleos utdøing:
Klimaendringer: Australia ble tørrere og kjøligere i thylacoleos tid, potensielt gjør mat vanskeligere å finne.
Konkurranse fra andre rovdyere: Den konkurrerte med andre pleistocene kjøttædere.
Jakt av mennesker: Mennesker ankom Australia for ca. 50 000 år siden og kan ha jaktet thylacoleo for pels eller kjøtt.
Sykdom: En sykdom båret av mennesker eller andre dyr kan ha utryddet dem.
Thylacoleos utdøing er en påminnelse om økosystemers skjørhet – selv små miljøendringer kan utslette en art.