Parmi les odonates on trouve deux sous-ordres :
Les anisoptères (ou libellules au sens strict) sont caractérisés par des ailes étendues à plat, non pétiolées et inégales (les antérieures plus étroites que les postérieures), des yeux souvent contigus, un vol rapide, des larves trapues surtout fouisseuses, sans branchies (chambre respiratoire rectale).
Ce sont des odonates au corps fin, avec des ailes antérieures et postérieures identiques, une tête plus large que longue, des yeux largement séparés. Le vol est peu rapide et au repos, les ailes sont jointives et dressées au-dessus du corps (sauf pour les espèces du genre Lestes qui gardent leurs ailes étalées).
Arrivés à maturité sexuelle, les mâles vont se mettre en quête d'une femelle à féconder. Le comportement varie d'une espèce à une autre : la recherche peut être active, le mâle parcourant alors son territoire, ou bien passive, le mâle se contentant de se placer en évidence sur un point de son territoire en attendant qu'une femelle passe à proximité.
La copulation débute par la formation du cœur copulatoire : le mâle saisit la femelle par la nuque, entre la tête et le prothorax (chez les anisoptères), ou par la tête (chez les zygoptères), grâce à ses appendices anaux. Le couple forme alors un tandem. Une fois posés sur la végétation, la femelle recourbe son abdomen pour amener ses organes copulateurs (situés sous les segments 8 et 9, au bout de l'abdomen) en contact avec ceux de son partenaire (chez qui ces organes sont situés au début de l'abdomen, sous le deuxième segment). Le cœur copulatoire est alors formé (cf. photo à droite d'un couple de Pyrrhosoma nymphula). Le mâle procède ensuite à l'échange des spermatozoïdes.
La fécondation chez les odonates est indirecte, c'est-à-dire que les spermatozoïdes ne vont pas féconder immédiatement la femelle mais sont stockés par celle-ci.
Bien qu'ils puissent s'éloigner parfois très loin de toute zone humide, les odonates restent liés au milieu aquatique pour leur reproduction. La ponte s'effectue toujours dans ou à proximité de l'eau, la femelle déposant ses œufs soit directement dans l'eau, soit dans des tissus végétaux vivants ou morts, qu'ils soient aquatiques ou surplombant une zone d'eau. Selon les espèces, le comportement du mâle varie lors de la ponte. Chez certaines espèces, le tandem est maintenu lors de la ponte. Pour d'autres (notamment les espèces du genre Calopteryx, le mâle reste à proximité de la femelle, et surveille la ponte, afin de s'assurer qu'aucun autre mâle ne vienne féconder sa femelle et ne remplace ses propres spermatozoïdes. Les mâles d'autres espèces se contentent enfin de rompre le tandem et s'éloignent de la femelle et ne participent pas à la ponte.
Les œufs, une fois éclos, donnent une larve primaire, appelée prolarve, qui va alors commencer sa croissance dans l'eau. Après plusieurs mues successives, pouvant s'étaler sur une période plus ou moins longue selon l'espèce (de quelques semaines à quelques années), la larve grimpe sur un support végétal hors de l'eau pour effectuer sa dernière mue, dite mue imaginale, de laquelle va émerger l'adulte fini ou imago.
Lors de l'émergence, l'insecte ne peut bouger que très difficilement, son corps et ses ailes encore mous doivent sécher quelque temps avant de pouvoir permettre le vol. Durant cette période, l'adulte en devenir est très vulnérable à tous ses prédateurs.