体長は5cm前後、翅の長さは3cm前後の中型のトンボ.
胴体は不均翅亜目のサナエトンボ類に似るが、翅は均翅亜目のイトトンボやカワトンボ類に似ている。トンボの系統は均翅亜目から不均翅亜目が分岐したと考えられているが、ムカシトンボは両方の特徴を持っていて、2つの亜目のつながりを示す原始的なトンボとされる。このため「生きている化石」といわれる。均翅亜目でも不均翅亜目でもなく、均翅不均翅亜目（ムカシトンボ亜目）という亜目に分類されている。

日本以外では近縁種のヒマラヤムカシトンボ がヒマラヤ山脈周辺に分布するのみで、他の地域には分布していない。