Las libélulas se consideran insectos hemimetábolos, es decir, su desarrollo desde el huevo hasta el adulto reproductor se produce mediante metamorfosis simple, sin cambios drásticos en la morfología que requieran pasar por una fase de pupa, como ocurre por ejemplo en las mariposas. En todas las especies europeas, su ciclo biológico se caracteriza por presentar una fase larvaria acuática, y una fase adulta voladora. Durante la fase acuática, que puede durar desde pocos meses hasta varios años, el individuo pasa por un número variable de estadios larvarios, en los que el ejemplar va incrementando su tamaño mediante mudas sucesivas. La fase adulta es en general breve y su función principal es la perpetuación de la especie.
Al final del último estadio larvario, la larva sale del agua trepando sobre la vegetación acuática o simplemente subiéndose a las piedras de la orilla, para realizar su última muda. Este momento, especialmente vulnerable en la vida de todas las libélulas, se denomina “emergencia”. Durante esta muda, el insecto abandona su exoesqueleto larvario (denominado “exuvia”) para extender por primera vez sus alas, adaptar su sistema respiratorio al medio aéreo y desarrollar completamente un aparato reproductor funcional, adoptando así su aspecto adulto.
La mayoría de especies de odonatos presentan un acusado dimorfismo sexual durante la fase adulta. Las hembras y los machos recién emergidos suelen ser de colores crípticos para mimetizarse con el medio, mientras que los machos maduros sexualmente suelen presentar llamativos colores para atraer la atención de las hembras. En un grupo tan antiguo y diverso como este existen gran variedad de estrategias reproductoras. Podemos encontrar especies territoriales y no territoriales; especies en las que se precisan elaborados cortejos frente a otras en las que los machos prácticamente “cazan” en vuelo a las hembras para iniciar la copula; e incluso complejos comportamientos reproductores, mediante los cuales los machos permanecen unidos a las hembras durante horas, o son capaces de extraer el esperma, depositado previamente por otros individuos, para garantizarse la paternidad de la siguiente generación. Durante la cópula, el macho sujeta a la hembra por el protórax mediante los apéndices anales. Posteriormente la hembra dobla su abdomen hasta alcanzar la genitalia secundaria del macho, situada en los primeros segmentos abdominales, adquiriendo el tándem la característica forma de corazón exclusiva de este orden de insectos.
Tras la cópula, las hembras deben poner los huevos en los medios adecuados para la eclosión y el desarrollo de sus larvas. En general, los anisópteros depositan los huevos directamente sobre la lámina de agua o sobre sustratos húmedos. Los zigópteros y la familia Aeshnidae de anisópteros clavan sus huevos dentro de tejidos vegetales (puestas endofíticas), lo que les proporciona cierta independencia de las condiciones ambientales. De los huevos eclosiona una prolarva, que en las especies con puestas endofíticas caerá al agua y rápidamente sufrirá una primera muda a larva. El número de estadios larvarios necesarios para alcanzar la fase adulta es diferente según la especie, llegando incluso a variar en función de las condiciones ambientales. Así, en medios estacionales es frecuente encontrar ejemplares de menor tamaño que han tenido que forzar su emergencia, completando el desarrollo con un número menor de estadios larvarios, ante el inminente secado de la charca.
Las especies capaces de completar todo el ciclo de vida en un único año se denominan univoltinas. Algunas especies, en general adaptadas a colonizar y aprovechar la efímera riqueza de los medios estacionales, son capaces de completar varias generaciones en un mismo año. En este caso, si dan dos generaciones son llamadas bivoltinas, y si completan más de dos generaciones multivoltinas. Por otro lado, también encontramos especies que requieren más de un año para completar su fase larvaria. En este caso se denominan semivoltinas aquellas que necesitan dos años para completar un único ciclo biológico, y partivoltinas las que requieren más de dos años para alcanzar la fase adulta. En estos dos últimos casos, las especies están estrechamente relacionadas con medios permanentes, pereciendo todas sus larvas si su hábitat se seca.