Privatmedlemmens lagförslag kommer mitt i en hetsig debatt bland regeringsparlamentariker om huruvida man ska ändra lagen eller sätta frågan till en folkomröstning.
Regeringens officiella ståndpunkt är att äktenskapet bara bör vara mellan en man och en kvinna.
Premiärminister Tony Abbott har nekat riksdagsledamöter fria röster om alla lagförslag som legaliserar samkönade äktenskap.
Lagförslaget tillåter par, oavsett "sex, sexuell läggning, könsidentitet eller intersex status" att gifta sig.
Australiens äktenskapslag begränsar äktenskapet till en förening mellan en man och en kvinna.
Lagförslaget infördes av regeringen backbencher Warren Entsch, en av flera regeringar backbenchers som planerar att trotsa Mr Abbott genom att gå över golvet i parlamentet för att rösta för äktenskap jämställdhet.
Förbudet mot fria röster för regeringsledamöter innebär att det sannolikt kommer att misslyckas.
Abbott har sagt att frågan ska "läggas till folket" i en icke-bindande folkomröstning efter nästa allmänna val, som ska hållas 2016.
Under tiden, kors bänk senatorer har stött en Australiska De gröna lagförslag som kräver en homosexuell äktenskap plebisacit före valet.
I ett passionerat tal talade Entsch om hur hans lagförslag, som har partiöverskridande stöd, utformades för att främja ett mer inkluderande Australien.
"Att vara homosexuell är inte ett livsstilsval", berättade parlamentsledamoten i Queensland.
"Detta lagförslag skapar inte olika klasser av äktenskap", sade han.
"En splittrad nation är vad vi kommer att bli om vi fortsätter att tillåta diskriminering i förhållande till äktenskap på grundval av en persons sexualitet."
Ett kontroversiellt lagförslag om legalisering av samkönade äktenskap har lagts fram för Australiens parlament.