Il s’agit d’espèces à taille variable - moyenne (genres Libellula et Orthetrum) ou petite (Sympetrum) – avec les yeux contigus, abdomen large et aplati dorso-ventralement dans le genre Libellula et cylindrique dans les Sympétrums, et petites appendices anaux.

Les Libellulidae présentent une caractéristique tache triangulaire à la base des ailes postérieures. Le reste des ailes est normalement hyalin, bien que quelques espèces présentent des taches à la base des ailes antérieures. Dans d’autres cas chez les femelles elles sont colorées de jaune ou présentent des nuances vers l’apex. Ces espèces ont plus de 13 nervures anténodales sur les ailes antérieures.

Le dimorphisme sexuel est très accentué (les mâles sont souvent couverts de pruine). Les couleurs des mâles sont très variables, de bleu (genre Libellula et Orthetrum) à rouge (Sympétrums).

Ces espèces se trouvent surtout près des eaux stagnantes et sont très territoriales, avec des perchoirs stratégiques en position ensoleillée. Les accouplements sont rapides et se produisent en vol. La ponte dans le genre Libellula est exophyte et solitaire, se produit en vol avec la femelle qui frappe l’eau avec l'extrémité de l’abdomen, gardiennée souvent par le mâle. Chez les Sympétrums au contraire se produit souvent en tandem. Les œufs sont fixés au substrat submergé en s'agglutinant grâce à une gélatine sécrétée pendant l’expulsion.