В длину тилацин достигал 100—130 см, вместе с хвостом 150—180 см; высота в плечах — 60 см, вес — 20—25 кг. Шерсть у него была короткая, плотная, рыжая или коричневая. Морда — серая, с размытыми белыми отметинами вокруг глаз. Поперек спины и боков проходили 13 - 19 черно-бурых полос. Голова была похожа на собачью.Волк обладал удивительной особенностью, он мог открывать пасть очень широко, так, что нижняя челюсть составляла с верхней угол почти 160 градусов. Изогнутые задние лапы делали возможной специфическую скачущую походку и даже прыжки на пятках, похожие на прыжки кенгуру.

Охотились сумчатые волки по ночам, преследуя дичь по следу. Кенгуру, крысы, птицы, даже ящерицы и ехидны были их обычной добычей. Как правило, волки держались в одиночку или парами, не сбиваясь в стаи. Голос сумчатого волка на охоте напоминал кашляющий лай, глухой, гортанный и пронзительный. Хотя сумчатый волк повадками, голосом, даже внешне очень походил на наших обычных волков и собак, родственные связи сумчатого волка и хищника из семейства псовых очень далеки. Ведь этот "волк", о котором идет речь, - сумчатый зверь, родич кенгуру. Как и у кенгуру, у него на брюхе имелась сумка, в которой он вынашивал детенышей. В сумке - две пары сосков. Детенышей рождалось трое-четверо. Появившись на свет, малыши ползком пробирались в сумку, хватали ртом сосок и висели на нем, не отрываясь, до тех пор, пока достаточно не подрастали. Три месяца носила самки своих детенышей в сумке, а потом оставляла их в заранее приготовленном логове.

Вначале тасманийскому волку повезло. Его обнаружили довольно поздно – лишь в 1824 году. Правда, обнаружив, тотчас же начали истреблять. Особенно старались фермеры, опасавшиеся за судьбу своих овец. Казалось, судьба животных и так решена, однако правительству Австралии темпы истребления хищников показались недостаточными, и в 1888 году оно объявило премию за каждого убитого волка. В 1914 году они стали настоящей редкостью. Одного сумчатого волка убили в 1930 году, а последний из живших в неволе умер в 1934 году.

В 1938 году правительство Австралии спохватилось, и был издан закон о строгой охране сумчатого волка. За его убийство назначался крупный штраф – в 20 раз больше прежней премии. Но было уже поздно.

Бытует утверждение, хотя и без доказательств, что сумчатого волка видели в 1961 году. Некоторые признаки позволяли полагать, что сумчатые волки сохранились на юго-западе Тасмании, где был создан заповедник площадью 647000 гектаров. Однако в 1979 году австралийское правительство признало, что их больше не существует.

В Австралии в 1990-х годах заявляли о попытках клонировать сумчатого волка с помощью ДНК, извлеченной из заспиртованных препаратов, но этот проект не увенчался успехом.
В мае 2008 года учёным удалось заставить один из генов тилацина работать в мышином эмбрионе.