สายที่สองคือพวกมาร์ซูเพียล (marsupial) สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกลุ่มนี้จะออกลูกเป็นตัวและเลี้ยงดูลูกด้วยน้ำนมในถุงหน้าท้องเป็นเวลานาน ซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์มีถุงหน้าท้องที่พบครั้งแรกมีอายุประมาณ 100 ล้านปี และมีลักษณะคล้ายโอพอสซัมปัจจุบัน สัตว์มีถุงหน้าท้องมีการพัฒนาโครงร่างและระบบต่างๆเหมือนสัตว์มีรกเป็นอย่างมาก ข้อแตกต่างที่สำคัญคือเรื่องระบบสืบพันธุ์และการผลิตลูก กล่าวคือสัตว์มีถุงหน้าท้องมีระยะการตั้งท้องที่สั้นมาก ตัวอ่อนที่ถือกำเนิดออกมามีลักษณะที่พัฒนาน้อยมาก ขาคู่หน้าพัฒนาดีเพื่อใช้ในการเคลื่อนที่นำตัวอ่อนไปสู่ถุงหน้าท้อง เมื่อตัวอ่อนเข้าไปยังถุงหน้าท้องแล้วจะเชื่อมส่วนปากไว้ติดกับหัวนมในถุงหน้าท้อง แล้วกล้ามเนื้อที่นมตัวแม่จะบังคับให้น้ำนมไหลออกมา สัตว์มีถุงท้องในปัจจุบันที่วิวัฒนาการมาจากพวกมาร์ซูเพียล ได้แก่ จิงโจ้ โคอาล่า กระรอกบินออสเตเรียและโอพอสซัม

จิงโจ้

โคอาล่า

กระรอกบินออสเตรเลีย

โอพอสซัม